science >> Wetenschap >  >> Natuur

Waarom komt er rook uit een brand?

Houtskool ontstaat door hout te verhitten tot hoge temperaturen in afwezigheid van zuurstof. Kim Steele/Getty Images

Laten we zeggen dat je een mooi vuur hebt, en het is zo afgebrand dat je een verzameling hete "gloeiende sintels" ziet. Het vuur produceert nog steeds veel warmte, maar hij produceert helemaal geen rook. Je bent misschien op dit punt gekomen door te beginnen met houtblokken in een open haard of door te beginnen met houtskool. Als je nu een stuk hout gooit, of zelfs een vel papier, op dit vuur, wat u zult merken is dat de nieuwe brandstof veel rook produceert als deze opwarmt. Vervolgens, ineens (vaak met een klein plofje), het barst in vlam en de rook verdwijnt.

Heeft u een open haard of houtkachel, of als je bij veel kampvuren bent geweest, dit kleine tafereel komt je heel bekend voor. Het vertelt je veel over rook -- laten we eens kijken wat er gebeurt.

Er zijn vier dingen die je in elk stuk hout vindt:

  • Water - Vers gekapt hout bevat veel water (soms meer dan de helft van het gewicht is water). Gekruid hout (hout dat een jaar of twee heeft gelegen) of ovengedroogd hout bevat veel minder water, maar er zit nog wel wat in.
  • Vluchtige organische stoffen - Toen de boom nog leefde, het bevatte sap en een grote verscheidenheid aan vluchtige koolwaterstoffen in zijn cellen. Als je hebt gelezen Hoe eten werkt, u weet dat cellulose (een hoofdbestanddeel van hout) een koolhydraat is, wat betekent dat het is gemaakt van glucose. Een verbinding is "vluchtig" als deze bij verhitting verdampt. Deze verbindingen zijn allemaal brandbaar (benzine en alcohol zijn, ten slotte, koolwaterstoffen -- de vluchtige koolwaterstoffen in hout branden op dezelfde manier).
  • Koolstof
  • As - As is de niet-brandbare mineralen in de cellen van de boom, zoals calcium, kalium en magnesium.

Als je het verse stuk hout of papier op een heet vuur legt, de rook die je ziet zijn die vluchtige koolwaterstoffen verdampen uit het hout. Ze beginnen te verdampen bij een temperatuur van ongeveer 300 graden F (149 graden Celsius). Als de temperatuur hoog genoeg wordt, deze verbindingen barsten in vlam. Zodra ze beginnen te branden, er is geen rook omdat de koolwaterstoffen worden omgezet in kooldioxide en water (beide onzichtbaar) wanneer ze branden.

Dit verklaart waarom je geen rook ziet van een houtskoolvuur (of een vuur dat tot sintels is afgebrand). Houtskool ontstaat door hout te verhitten tot hoge temperaturen in afwezigheid van zuurstof. Dat is, je neemt hout en stopt het in een afgesloten kist van staal of klei en je verwarmt het tot ongeveer 1, 000 graden F (538 C). Dit proces verdrijft alle vluchtige organische stoffen en laat de koolstof en de mineralen (as) achter. Als je de houtskool aansteekt, wat brandt is de pure koolstof . Het combineert met zuurstof om koolstofdioxide te produceren, en wat aan het einde van het vuur overblijft, is de as - de mineralen.

Cokes uit steenkool is hetzelfde. Cokes is steenkool die is verwarmd in afwezigheid van zuurstof om de organische stoffen te verdrijven. De rook die dit proces produceert is eigenlijk heel waardevol -- het bevat koolteer, kolen gas, alcoholen, formaldehyde en ammoniak, onder andere. En al deze verbindingen kunnen voor gebruik uit de rook worden gedestilleerd. Je hebt misschien wel eens gehoord van methanol (een vorm van alcohol) die wordt aangeduid als " houtalcohol ." Vroeger werd het geproduceerd door destillatie uit houtrook.