为什么汽油、酒精能烧个精光,而木材、煤块燃烧后却留有灰烬?

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-05
为什么木材燃烧后会留下灰烬

木材在燃烧后变成灰烬,是因为木材中含有一些矿物质,主要是碳酸盐,钾盐,钠盐等,这些矿物质都是不能燃烧的,因此当烧掉木材中的有机物以后,这些矿物质就成为灰残留下来。

人类最伟大的成就是发现并学会了用火,从远古人用自然界的火种煮熟食物,驱赶野兽,到现代社会用火驱动汽车与飞机,甚至飞向宇宙的火箭仍然在用火!

尽管火那么普遍使用,但吃瓜群众却有一个挥之不去的问题,火是一种神奇的现象,煤炭用火烧过之后就剩下了一丢丢物质,木头烧完之后的灰烬一阵风就消失了,而汽油居然连灰烬都没有,说好的质量守恒呢?那些物质都去哪了?
从燃素说到氧化反应
17世纪的炼金术士们也很想知道这神奇的燃烧到底是怎么回事,而此时正是一个从炼金术向化学科学转变的年代,当时的炼金术界大佬们都很认同德国医生贝歇尔提出燃素说,燃烧就是易燃元素放出了燃素!确实这非常有道理,因为当时能找到的物质,燃烧后质量都变轻了,甚至有的消失不见,真的好有道理,居然无言以对!

到了十八世纪,有一位不信邪的法国著名化学家拉瓦锡,没错那会已经从炼金术发展到了化学!他在1784年重做波义尔的金属燃烧实验时发现,燃烧后的金属化合物比原来的还要重,这让燃素说支持者有点慌,甚至还搬出了金属燃烧反应中带有负质量的说法!

当然拉瓦锡后来以无可辩驳的事实证明了大部分燃烧都是氧化过程,而且我们呼吸也是一个氧化过程,当然也不是所有的燃烧都是氧化,比如镁就可以在氮气中燃烧,当然这是一个比较广义的燃烧。
另外俄国科学家罗蒙索夫在1756年的实验中发现了质量守恒定律,孤立系统中的任何化学反应和低能量热力学过程期间,反应物或起始材料的总质量必须等于产物的质量

这是维基中的质量守恒定义,比较严谨“孤立系统中的任何化学反应和低能量热力学过程期间”中,低能量很关键,下文中会做个简单说明。
木头、煤炭和汽油,燃烧后都去哪了?
现在我们知道了大部分燃烧都是一个氧化过程,那么要回答燃烧后去哪的问题前,我们必须要来了解下这些物质的成分!
木头的成分:主要是纤维素、半纤维素和木质素以及水分和少量的矿物盐
煤炭:主要是碳以及少量的氧、氮与硫以及微量的磷、氟、氯和砷等元素
汽油:主要是C5~C12脂肪烃和环烷烃类,以及一定量芳香烃和硫化物。
木头的纤维素以及半纤维素和木质素的组成都是碳(44%)氢(6%)氧(42.5%)氮(0.5%以下)矿物质(1%以下)。燃烧受热时会产生裂解反应,在不同温度下产生的产物有所差别:
200℃主要生成形式是二氧化碳和水蒸气以及甲酸乙酸以及各种易燃气体,在200~280℃产生少量水汽及一氧化碳,在280~500℃,产生可燃蒸气及颗粒;在500℃以上则主要是碳。
完全燃烧时大部分都是二氧化碳和水蒸气,不完全燃烧时会产生一氧化碳,所以冬季千万不可以在家里生炉子,产生的一氧化碳会比氧更溶液和血液中的红血球几何,导致一氧化碳中毒!这些二氧化碳与水蒸气等都随风飘走了,剩下的就是各种无法燃烧的矿物质组成的灰分。

木材中的灰分比例大都不超过1%,草木灰分比稍高大约2%左右!一吨木材燃烧大约只留下10千克灰分,还有部分飞灰在燃烧过程中随风飘走了!
煤炭的燃烧过程煤炭的燃烧过程比较复杂,但可以简单的为几个阶段:
水分蒸发阶段:煤炭在加热过程中会首先蒸发水分挥发物燃烧阶段:继续加热的煤炭会析出挥发物,包括氮、氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等气体,另外还有一些复杂的有机化合物。焦炭燃烧阶段:煤炭中的挥发物烧完,剩下的就是物质就是焦炭,煤炭燃烧的主要热量就是在这个阶段释放。这个反应过程大致如下:
挥发份+O2 →CO2+H2O C+O2→CO2 S+O2→SOX(SO2)
完全燃烧反应 N+O2→NOX
挥发份 → CMHN C → CO 不完全燃烧反应 N → NH3

所以二氧化碳、水蒸气以及硫化物和氮氧化物与氮氢化合物等,还有煤炭中无法燃烧或者燃烧后形成的固形物就是煤灰,包括硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、钠等元素的氧化物与盐类,因此煤灰也是可以利用的资源,比如用作用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料,也可以生产石膏与陶瓷颗粒以及农业与环保用途。
按灰分比例区分煤炭质量
灰分并不是煤炭质量的唯一标准,但它是非常重要的指标,因为煤灰分与煤的发热量密切相关,煤产品的灰分直接影响煤得利用效率,品质优良的灰分比例在5%以下!这些灰分就是最后跑不掉会留在炉膛里的煤灰。
汽油燃烧过程汽油成分是己烷和辛烷,己烷的分子式是C6H14,辛烷的分子式是C₈H₁₈,完全燃烧时:
己烷燃烧:2C6H14+19O2=12CO2+14H20
辛烷燃烧:2C₈H₁₈+25O₂---点燃-->16CO₂+18H₂O
理论上只有二氧化碳和水,完全没有污染,但很抱歉,在内燃机的燃烧室中高温高压以及恶劣的燃烧环境,会产生一氧化碳CO、碳氢化合物HC以及氮气和氧气结合形成氮氧化物NOx,而其中的硫等成分则会形成硫化物

所以污染就是这么来的,当然气缸内燃烧还有未燃烧的碳微粒形成积碳,而乙醇汽油则会形成乙酸腐蚀铜和铝等金属,还对机油有影响,不过乙醇汽油中都会加入腐蚀抑制剂防止腐蚀金属。
离子推进与核裂变和核聚变
液氢和液氧的火箭大家应该都很清楚了,这燃烧反应就生成水,液氧煤油也容易理解,至少它的燃烧原理和煤油灯也差不多,但有一种常见的有毒火箭燃料,比如偏二甲肼和四氧化二氮可能大家就有些不了解,它的反应过程如下:
C2H8N2 + 2N2O4=2CO2 + 4H2O + 3N2
这是一个化学反应过程,现在仍然有很多火箭在使用这种燃料,它的特征是会有红黄色的烟雾!
龙飞船的逃逸火箭用的也是肼类燃料
另外现在深空发动机中的离子推进这些就不属于化学燃烧的火箭了,这些将推进剂加速到质子和电子分离的电离状态,然后将电子和质子分别经过不同的途径加速排出发动机,使得火箭获得前进的动力,这种模式获得尾流速度极高,因此可以用很少的燃料工作很久,使得火箭的比冲大大提高,也增加了火箭的燃料利用率!

核裂变是利用重原子核比如铀-235被中子轰击裂变,产生质量亏损获得巨大能量,此处的能量来源就必须要考虑质能方程来计算了,因为产生的巨大的能量,和上文中的“低能量热力学过程”无法同日而语了!尽管化学反应也产生了能量,但由于能量太小,产生的质量差异可以忽略!
重核裂变
比如1吨TNT爆炸时的质量亏损大约为0.04655毫克,基本上就可以忽略!按比例来算,化学反应中的质量亏损大概只有十亿分之一到一千亿十分之一左右。

最后还有一个所谓的氢燃烧,天文学家形容主序星阶段就是氢燃烧阶段,但这个过程并不是燃烧,而是氢的核聚变过程,和重核裂变相反,聚变是两个轻原子核聚变成重原子核的过程,这个过程同样会释放巨大的能量,而太阳的能量正来自于此!

为什么汽油、酒精能烧个精光,而木材、煤块燃烧后却留有灰烬?

汽油,酒精,木材,煤块全是常用的然料,可令人费解的是,汽油,酒精燃烧时,直接烧的很干净,什么也都没留下,而木材,煤块燃烧之后却会留有很多灰烬。

原先,车用汽油和酒精相比木材和煤块来,他们的构成要单纯性得多。酒精是单纯的有机化合物,大部分有机化合物全是可以燃烧的,因而只需一点火,酒精就能烧个光溜——他们会彻底变为二氧化碳和水蒸气,蒸发到空气中来到。车用汽油尽管是由几类氮氧化合物构成的混合物质,但这几类氮氧化合物也全是非常容易燃烧的,因而尽管混在一起,仍然能烧得一点没留。

但是木材和煤块的状况就不一样了,他们的构成要繁杂得多。木材中的甲基纤维素,木质素,木质纤维素,环氧树脂等有机物,是能够燃“尽”的成分。但是,花草树木在日常生活中还必须 矿物质,木材中也因而带有一些矿物质。这种矿物质全是不可以燃烧的,当木材中的有机化合物烧毁之后,这种矿物质就变成 灰烬残余出来了。

煤是由古时候的花草树木埋在地底而转化成的,煤的成分除碳和一些麻烦的有机化合物之外,也是有一些矿物质和许多铝硅酸盐,因而煤块烧剩的灰烬要比木材多。

此外,茅草,麦草等木本植物燃烧后留下来的灰烬,一般也比木材多。这是由于木本植物里含有的氧化镁和别的一些矿物质较多,因此烧后留下来的灰烬也就尤其多。植物的生长时需释放的锌元素,在绿色植物燃烧后仍具有于草灰中,因此草灰是一种非常好的钾肥。

以上就是我的详细介绍,希望看完对大家有所帮助。大家还有别的意见,可以在下方留言区一起讨论。



这个是和材质有关系的,汽油和酒精都是经过提纯的,而木材和煤炭里面还有其他的各种物质,所以才会出现这种情况。

因为这些东西里面有一些别的成分,所以才会在燃烧之后留下灰烬,煤炭是非常好烧的,可以产生很大的热量。

木头和煤是固体,难以反应完全,很多被包埋在里面的无法参与反应,同时其中也含有较多的钙盐等不参与燃烧反应。实际上汽油通常也含有杂质,燃烧后也会有焦油等残留,很多小汽车都会选择牌号大的油,这样可以减小维护成本。

为什么木材或者煤炭在燃烧后会留下灰烬 木炭燃烧后的灰烬是什么
答:为什么汽油、酒精能烧个精光,而木材、煤块燃烧后却留有灰烬?原来酒精是纯粹的有机物,汽油则是由几种碳氢化合物组成的混合物,有机物及碳氢化合物都是极易燃烧的,燃烧后完全变成二氧化碳和水蒸气,所以能烧得一点不留。...

酒精、油、煤油、汽油、蜡哪样能最快燃烧?
答:“酒精、油、煤油、汽油、蜡”这几样里面我个人觉应该是油燃烧的最慢,因为不管是猪油还是植物油,如果和其他几样一起倒在地上来点火去试的话,肯定是其他几样先燃烧起来。还有可能那个油根本就燃烧不起来,油应该只有炒菜...

能够燃烧的液体除了酒精,汽油还有哪些
答:生活中常见可燃液体:酒精、汽油、柴油等。易燃、可燃液体的特点是:①燃烧爆炸性;②挥发性;③能形成饱合蒸气压力;④受热膨胀性;⑤流动性;⑥带电性;⑦腐蚀和毒害性。被点燃的液体蒸气将热量传给液层,液层表面继而挥...

蜡烛、酒精和汽油哪种燃烧时间最长?
答:其实我们一般人接触到的是酒精、蜡烛和汽油,当然古时候用的是煤油,不过我们现在的人一般见不到,煤油一般是起解放前左右那个时候用煤油点灯,煤油电,只能靠那些照明,或者蜡烛照明,随着时代的发展,这些已经不常见了,不过...

酒精、汽油、柴油为什么会燃烧?
答:看了下面的内容,你就会明白酒精、汽油、柴油为什么会燃烧了。燃烧必须同时具备下列三个条件。(1)有可燃物存在 凡能与空气中的氧或氧化剂起剧烈反应的物质均称为可燃物。可燃物包括可燃固体,如煤、木材、纸张、棉花等;...

易燃,可燃液体是如何分类的?
答:根据闪点,我们可以将能燃烧的液体分为两类四级:第一级:闪点在28℃以下,如汽油、酒精等。第二级:闪点在28~45℃之间,如丁醇、煤油等。第三级:闪点在46~120℃之间,如苯酚、柴油等。第四级:闪点在121℃以上,如...

什么是乙醇汽油乙醇汽油和普通汽油有什么不同
答:对环境有较大污染,许多国家已经相继禁用MTBE等添加剂。2、蒸发潜力不同:乙醇的蒸发潜力更大,是汽油的2倍。这一大特点可以提高发动机热效率以及冷却发动机的有利因素。

为什么酒精可以燃烧
答:原因是酒精属于有机物,而有机物一般都能燃烧。所以酒精可以燃烧。38℃以上的都能燃烧,高于40度易燃状态。用蒸馏法提高酒精浓度最多能到73%左右,因为乙醇和水会形成共沸混合物。 药用酒精只是浓度为70%(体积比)的酒精...

酒精.汽油和木材等燃料,燃烧后主要生成哪些物质?
答:酒精和汽油燃烧生成水和二氧化碳,用冷而干燥的烧杯检验水,用澄清石灰水检验酒精.而木材燃烧就生成二氧化碳,用澄清石灰水就可以了.

甲醇能代替汽油吗
答:甲醇不是汽油,不可以代替,假如用甲醇代替汽油,其燃烧产生的热量比汽油产生的低很多,甲醇也就是工业酒精,是单一成分汽油是很多烃类组成的混合物。完全可以的,现在国家研制的双燃料汽车就是用的甲醇,不过现在国家还没有...