Сколько при горении парафина в замкнутом пространстве получается угарного газа?

[chemigor]

Добрый день,

ребенок вогнал меня в ступор - у нее школьная задача - горит свеча в замкнутом пространстве, где был воздух, посчитать процент угарного газа, когда свеча потухнет.

Понятно, что вначале при достаточном объеме кислорода можно считать, что свеча горит до CO2 и H2O, но ведь при 7% O2 и 7% CO2 уже частично надо рассматривать горение в углекислом газе. Да и при очень небольшом проценте окислителя (кислорода или углекислого газа) горение вроде бы тоже остановится.

Какими законами будет регулироваться такое горение?

Спасибо!

[ximi]

Никакими законами не будет.

но ведь при 7% O2 и 7% CO2 уже частично надо рассматривать горение в углекислом газе.

Не надо ! При горении свечи (парафин) довольно низкая температура. И в углекислом газе гореть не будет и тем более реагировать с ним давая угарный.

Условия задачи явно не школьные ...и без реальных входных данных решить ее невозможно.

[chemigor]

Спасибо большое ximi за ответ!

Не надо ! При горении свечи (парафин) довольно низкая температура. И в углекислом газе гореть не будет и тем более реагировать с ним давая угарный.

мы с дочкой вчера ставили эксперимент измерив на сколько уменьшился объем воздуха после сгорания свечи и поглощении из этого объема углекислого газа щелочным раствором. Получилось, что объем уменьшился на 17% вместо 21%. Точность измерения хотя бы процент. Живем в лесной зоне, воздух свежий. Остаток на GC пока еще не вкалывал ибо он у меня в разобранном состоянии сейчас, поэтому нет понимания что собой представляет эти 4% - угарный газ или же кислород.

Даже если предположить, что в углекислом газе температуры пламени не будет хватать, чтобы устойчиво гореть, то при недостатке кислорода, можно предположить, что либо при низких концентрациях кислорода горение останавливается, либо окисление идет до угарного газа.

Условия задачи явно не школьные ...и без реальных входных данных решить ее невозможно.

9 класс немецкой гимназии с естественно-научным уклоном, факультатив по физике.

[ximi]

Задача нерешаема ....

Нам не известно при каких условиях тухнет свеча. Сколько ей нужно кислорода для горения ?
10% ? 12% ?

От чего она раньше потухнет ? От недостатка кислорода или от избытка углекислоты ?
Откуда мы это можем знать ?


А про угарный газ ? Вообще не факт что он образуется в подобных условиях ....

[ximi]

Горение большинства веществ прекращается при снижении содержания кислорода в окружающей среде до 12 - 15 % ( об.), а для веществ, характеризуемых широкой областью воспламенения ( водород, ацетилен), металлов ( калий, натрий и др.), некоторых гидридов металлов и металлорганических соединений, тлеющих материалов - до 5 %

[chemigor]

Спасибо за ответ!

Задача нерешаема ....

это в наше с вами время задача не решаема была, а сейчас такие задачи формулируются предполагая, что школьник в википедии и интернете найдет нужные законы. Только тут я сам в ступор вошел.

Нам не известно при каких условиях тухнет свеча. Сколько ей нужно кислорода для горения ?
10% ? 12% ?

да, не гуглится.

А про угарный газ ? Вообще не факт что он образуется в подобных условиях ....

предполагаю, что, все-таки образуется, но, возможно не только он, но и масса других углеродосодержащих газообразных продуктов. Тоже на раз нагуглить не смог, собственно поэтому-то и вопрошаю.

PS: по формулировке задачи - возможно имелось ввиду не только содержание угарного газа, а объем не углекислого газа в продуктах горения.

То есть надо знать при каком проценте кислорода в воздухе горение останавливается, и на сколько сильно горение отклоняется от обычного до CO2 при низком содержании кислорода в воздухе.

[Phobos]

Я так думаю, вдобавок еще будут неизвестные градиенты концентраций всех газов по размерам комнаты

[ximi]

да, не гуглится

Дело не в этом ...гуглится не гуглится.
Базовые условия задачи должны быть определенны в самой задаче для ее решения.

А то этот одно нагуглил ....этот другое ..... чепуха выходит.

[Гесс]

да, не гуглится

Дело не в этом ...гуглится не гуглится.
Базовые условия задачи должны быть определенны в самой задаче для ее решения.

А то этот одно нагуглил ....этот другое ..... чепуха выходит.

Впринципе это нормально. Не факт что "единственно правильный ответ" существует либо есть некий ориентировочный ответ на который необходимы данные извне задачи. Это вприницпе очень сильный ход и в большом классе проработать решение даже нескольких учеников проблематично. Но в рамках малых факультативов - это может быть очень хорошим подходом. Я прям удивлен что там где chemigor этим так серьезно ктото занимается.

[Phobos]

Ну, нельзя так уж сказать, чтоб не гуглилось...вот, например, сходу получаем ответ, что свеча гаснет при концентрации кислорода ниже 16%, и это определено экспериментально.
То есть надо нагуглить какое-либо число (не так важно, будет это 10 или 16%), а потом посчитать, какой концентрации CO2 мы достигнем при падении естественной концентрации кислорода до этого значения.
С моноксидом сложнее, но тоже гуглятся статьи про состав продуктов горения свечи, что моноксида там достаточно мало, можно вытащить предполагаемое соотношение CO2/CO к моменту угасания.

Код: Выделить всё

https://www.quora.com/If-you-burn-candles-in-an-enclosed-small-space-will-all-the-oxygen-inside-be-replaced-with-CO2-eventually

Код: Выделить всё

https://heatertips.com/can-candles-cause-carbon-monoxide-poisoning/

[Jokermaniak]

Есть подозрение, что доля угарного газа в продуктах горения является функцией от состава атмосферы. А ещё от "морфологии" фитиля и даже формы свечи...

[chemigor]

Спасибо большое, за интересные ссылки и советы!

С 16% я теперь сам в ступор вошел. Только что снова переделали эксперимент - как и прошлый раз в перевернутый цилиндр с краником на поплавок поставили teelicht (чайная свечка) и через краник вернули воздух вакуумником, так, чтобы изначально в цилиндре было около 50% объема воздуха остальное - вода, когда свеча горела, объем газов как и ожидалось, увеличился раза в полтора (не мудрено, температура газовой смеси ведь до 400С поднимается) а потом все охладилось и растворилось и снова получилось, что выгорело где-то 17% от начального объема, то есть если предположить, что угарного газа ничтожно мало, то горение остановилось на 4:79=5% кислорода в воздухе, что, к сожалению, совсем с 16% не коррелирует. Я предполагаю, что во время горения в закрытом объеме температура газов еще довольно высокая, поэтому удается дожечь до 5%, а не до 16%.

Я прям удивлен что там где chemigor этим так серьезно кто-то занимается.

Я эльтернфертретер (ответственный от родителей) по физике, химии и математике в этой гимназии - если тут хорошо пнуть, и в этой дыре что-то да шевелится

[chemigor]

Есть подозрение, что доля угарного газа в продуктах горения является функцией от состава атмосферы.

Спасибо за комментарий, ага, я тоже в этом направлении думаю. Также возможно зависит и от температуры этой атмосферы. По-хорошему, горение парафина в углекислом газе до угарного термодинамически не выгодно при НУ, но при высоких температурах или при условии выделения сажи и других аналогичных продуктов будет термодинамически выгодным.

[bigM]

предлагаю такую гипотезу. как только сравнивается концентрация кислорода в замкнутом объёме с концентрацией углекислого газа (можно рассмотреть вариант равенства парциального давления кислорода и углекислого газа) начинает образовываться угарный, реакция прекращается при достижении концентрации кислорода в 5%.

[Sovetnik]

"А был ли мальчик", то бишь угарный газ.

Неоднократно сталкивался с тем, особенно в далекой от химии среде, что угарным газом называют углекислый газ. Особенно это распространено среди журналистов.
Расхожая фраза - "люди на пожаре отравились угарным газом".

[Phobos]

А что не так в этой фразе?
При пожаре сгорает большое количество всякой разной дряни, в том числе и той, которая горит плохо, с большим количеством сажи. Даже при мизерном соотношении CO к CO2 в продуктах горения его абсолютные количества вполне смертельны. Пожарные раньше к противогазам докручивали "гопкалитовый патрон" с окисдом марганца вроде, именно для каталитического доокисления угарного газа в углекислый.

[Sovetnik]

При пожарах, чаще всего, горят различные пластмассы, продуктами горения которых и травятся люди, и СО там далеко не на первом месте.