Adiabatic flame temperature
दहन के अध्ययन में, एडियाबेटिक लौ का तापमान आदर्श परिस्थितियों में लौ द्वारा पहुँचा गया तापमान है। यह तापमान की एक ऊपरी सीमा है जो वास्तविक प्रक्रियाओं में पहुँच जाती है। प्रक्रिया कैसे पूरी होती है, इस पर निर्भर करते हुए दो प्रकार के एडियाबेटिक लौ तापमान होते हैंः स्थिर आयतन और स्थिर दबाव। स्थिर आयतन एडियाबेटिक ज्वाला तापमान वह तापमान है जो एक पूर्ण दहन प्रक्रिया के परिणामस्वरूप होता है जो बिना किसी कार्य, ऊष्मा हस्तांतरण या गतिज या स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन के होता है। इसका तापमान स्थिर दबाव प्रक्रिया की तुलना में अधिक होता है क्योंकि प्रणाली के आयतन को बदलने के लिए किसी भी ऊर्जा का उपयोग नहीं किया जाता है (यानी, कार्य उत्पन्न करना)। आम लपटें दैनिक जीवन में, अधिकांश लपटें लकड़ी, मोम, वसा, प्लास्टिक, प्रोपेन और गैसोलीन जैसी सामग्रियों में हाइड्रोकार्बन के तेजी से ऑक्सीकरण के कारण होती हैं। हवा में ऐसे पदार्थों का स्थिर-दबाव एडियाबेटिक लौ तापमान 1950 डिग्री सेल्सियस के आसपास अपेक्षाकृत संकीर्ण सीमा में है। ऐसा ज्यादातर इसलिए है क्योंकि इन यौगिकों के दहन की ऊष्मा लगभग खपत की गई ऑक्सीजन की मात्रा के समानुपाती होती है, जो आनुपातिक रूप से गर्म की जाने वाली हवा की मात्रा को बढ़ाती है, इसलिए लौ के तापमान पर दहन की अधिक ऊष्मा का प्रभाव ऑफसेट हो जाता है। उच्च तापमान पर अपूर्ण प्रतिक्रिया दहन की एक बड़ी गर्मी के प्रभाव को और कम कर देती है। क्योंकि अधिकांश दहन प्रक्रियाएँ जो स्वाभाविक रूप से खुली हवा में होती हैं, ऐसा कुछ भी नहीं है जो गैस को एक विशेष आयतन तक सीमित रखता है जैसे कि इंजन में सिलेंडर। नतीजतन, ये पदार्थ एक निरंतर दबाव में जलेंगे, जिससे प्रक्रिया के दौरान गैस का विस्तार होगा। सामान्य ज्वाला तापमान प्रारंभिक वायुमंडलीय स्थितियों (1 बार और 20 डिग्री सेल्सियस) को मानते हुए, निम्नलिखित तालिका निरंतर दबाव की स्थिति में विभिन्न ईंधनों के लिए ज्वाला तापमान को सूचीबद्ध करती है। यहाँ उल्लिखित तापमान एक स्टोइकिओमेट्रिक ईंधन-ऑक्सीडाइज़र मिश्रण के लिए हैं (अर्थात। समतुल्यता अनुपात φ = 1)। ध्यान दें कि ये सैद्धांतिक हैं, वास्तविक नहीं, एक लौ द्वारा उत्पादित लौ तापमान जो कोई गर्मी नहीं खोती है। निकटतम ज्वाला का सबसे गर्म हिस्सा होगा, जहाँ दहन प्रतिक्रिया सबसे कुशल होती है। यह पूर्ण दहन भी मानता है (जैसे। पूरी तरह से संतुलित, धुँआ रहित, आमतौर पर नीली लौ)। तालिका में कई मूल्य ऑनलाइन कैलकुलेटर के साहित्य या भविष्यवाणियों से काफी असहमत हैं। ऊष्मागतिकी एक बंद प्रतिक्रिया प्रणाली के लिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम से हमारे पास जहां है, और प्रक्रिया के दौरान क्रमशः प्रणाली से आसपास में स्थानांतरित गर्मी और कार्य हैं, और क्रमशः प्रतिक्रियाशील और उत्पादों की आंतरिक ऊर्जा हैं। स्थिर आयतन एडियाबेटिक ज्वाला तापमान के मामले में, प्रणाली का आयतन स्थिर रहता है और इसलिए कोई काम नहीं हो रहा हैः कोई ऊष्मा हस्तांतरण भी नहीं होता है क्योंकि प्रक्रिया को एडियाबेटिक के रूप में परिभाषित किया गया हैः नतीजतन, उत्पादों की आंतरिक ऊर्जा अभिकारकों की आंतरिक ऊर्जा के बराबर होती हैः क्योंकि यह एक बंद प्रणाली है, उत्पादों और अभिकारकों का द्रव्यमान स्थिर है और पहला नियम द्रव्यमान के आधार पर लिखा जा सकता है। स्थिर दाब एडियाबेटिक ज्वाला तापमान के मामले में, प्रणाली का दबाव स्थिर रहता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्य के लिए निम्नलिखित समीकरण होता हैः फिर से कोई ऊष्मा हस्तांतरण नहीं होता है क्योंकि प्रक्रिया को एडियाबेटिक के रूप में परिभाषित किया गया हैः पहले नियम से, हम पाते हैं कि, एन्थैल्पी की परिभाषा को याद करते हुए हम प्राप्त करते हैं। क्योंकि यह एक बंद प्रणाली है, उत्पादों और अभिकारकों का द्रव्यमान समान है और पहला नियम द्रव्यमान के आधार पर लिखा जा सकता हैः हम देखते हैं कि स्थिर दबाव प्रक्रिया का एडियाबेटिक ज्वाला तापमान स्थिर आयतन प्रक्रिया की तुलना में कम होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि दहन के दौरान जारी कुछ ऊर्जा, काम के रूप में, नियंत्रण प्रणाली की मात्रा को बदलने में जाती है। यदि हम यह धारणा बनाते हैं कि दहन पूरा हो जाता है (अर्थात। केवल और) बनाते हुए, हम स्टोइकिओमेट्रिक स्थितियों या स्टोइकिओमेट्री (अतिरिक्त हवा) के दुबलेपन पर हाथ से एडियाबेटिक लौ के तापमान की गणना कर सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बाएं और दाएं हाथ की भुजाओं को संतुलित करने के लिए पर्याप्त चर और मोलर समीकरण हैं, स्टोइकियोमेट्री से भरपूर पर्याप्त चर नहीं हैं क्योंकि दहन कम से कम और मोलर संतुलन के लिए आवश्यक के साथ पूरा नहीं हो सकता है (ये अधूरे दहन के सबसे आम उत्पाद हैं), हालांकि, अगर हम जल गैस स्थानांतरण प्रतिक्रिया को शामिल करते हैं, और इस प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक का उपयोग करते हैं, तो हमारे पास गणना को पूरा करने के लिए पर्याप्त चर होंगे। ऊर्जा और मोलर घटकों के विभिन्न स्तरों वाले विभिन्न ईंधनों में अलग-अलग एडियाबेटिक लौ तापमान होंगे। हम निम्नलिखित आंकड़े से देख सकते हैं कि नाइट्रोमीथेन (CH3NO2) का उपयोग अक्सर कारों के लिए शक्ति बढ़ाने के रूप में क्यों किया जाता है। चूँकि नाइट्रोमीथेन के प्रत्येक अणु में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के बीच अपेक्षाकृत उच्च-ऊर्जा बंधन के साथ एक ऑक्सीडेंट होता है, यह हाइड्रोकार्बन या ऑक्सीजन युक्त मेथनॉल की तुलना में बहुत अधिक गर्म जल सकता है। यह शुद्ध ऑक्सीजन जोड़ने के समान है, जो एडियाबेटिक लौ के तापमान को भी बढ़ाता है। यह बदले में एक स्थिर आयतन प्रक्रिया के दौरान अधिक दबाव बनाने की अनुमति देता है। दबाव जितना अधिक होगा, पिस्टन पर उतना ही अधिक बल इंजन में अधिक कार्य और अधिक शक्ति पैदा करेगा। यह अपेक्षाकृत गर्म रहता है जो स्टोइकिओमेट्री से भरपूर होता है क्योंकि इसमें अपना ऑक्सीडेंट होता है। हालांकि, नाइट्रोमीथेन पर एक इंजन के लगातार चलने से अंततः इस उच्च तापमान के कारण पिस्टन और/या सिलेंडर पिघल जाएगा। वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में, पूर्ण दहन आमतौर पर नहीं होता है। रसायन विज्ञान बताता है कि पृथक्करण और गतिविज्ञान उत्पादों की संरचना को बदल देंगे। ऐसे कई कार्यक्रम उपलब्ध हैं जो संतुलन स्थिरांक (स्टैंजन, नासा सी. ई. ए., ए. एफ. टी. पी.) के माध्यम से पृथक्करण को ध्यान में रखते हुए एडियाबेटिक लौ के तापमान की गणना कर सकते हैं। निम्नलिखित आंकड़ा दर्शाता है कि पृथक्करण के प्रभाव एडियाबेटिक लौ के तापमान को कम करते हैं। इस परिणाम को ले चैटेलियर के सिद्धांत के माध्यम से समझाया जा सकता है। ज्वाला गति संदर्भ भी देखें बाहरी लिंक सामान्य जानकारी एडियाबेटिक ज्वाला तापमान की गणना एडियाबेटिक ज्वाला तापमान ऑक्सीडाइज़र के रूप में ऑक्सीजन या हवा के साथ हाइड्रोजन, मीथेन, प्रोपेन और ऑक्टेन का एडियाबेटिक ज्वाला तापमान ऑक्सीडाइज़र के रूप में और सामान्य सामग्री कैलकुलेटर ऑनलाइन एडियाबेटिक ज्वाला तापमान कैलकुलेटर कैंटर एडियाबेटिक लौ तापमान कार्यक्रम गैसैक का उपयोग करके, रासायनिक संतुलन गणना करने के लिए कार्यक्रम। ज्वाला तापमान गणक-निरंतर दबाव द्वि-प्रणोदक एडियाबेटिक दहन एडियाबेटिक ज्वाला तापमान गणक दहन तापमान सीमा तापमान