combustióne

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Definizione

sf. [sec. XIV; dal latino tardo combustío-ōnis]. Reazione di ossidazione di un materiale combustibile con un comburente, che decorre con forte sviluppo di calore e in genere con emissione di luce. Se il combustibile è gassoso, ovvero se nella combustione esso sprigiona gas o vapori combustibili, la combustione decorre con la formazione di una fiamma.

Chimica

La cinetica chimica dei processi di combustione è del tipo a catena energetica: una volta che la combustione sia stata innescata in un punto della massa del combustibile, il calore svolto porta la zona di combustibile immediatamente adiacente a una temperatura tale che anch'essa si incendia, e così via, fino a che la combustione si estende a tutta la massa. La temperatura che si raggiunge in una combustione dipende dalla natura del combustibile (in genere carboni e idrocarburi), del comburente (in genere l'ossigeno dell'aria) e della quantità di quest'ultimo in rapporto a quella del combustibile: se la combustione è alimentata con una quantità di aria troppo grande, la temperatura raggiunta è minore perché parte del calore va perduto per riscaldare anche l'eccesso di aria e la parte d'aria (azoto) che non viene utilizzata quale comburente; al limite, somministrando rapidamente una grande quantità di aria fredda, la temperatura nella zona di combustione si abbassa tanto che il processo si arresta. La temperatura raggiunta è più elevata se il comburente viene preriscaldato, come per esempio negli altiforni e nei forni Martin-Siemens degli impianti siderurgici. La velocità dei processi di combustione dipende dalla natura del combustibile: con quelli gassosi o allo stato di vapore e che vengono previamente miscelati con aria, la combustione in uno spazio chiuso, cioè senza forti dispersioni di calore verso l'esterno, può assumere un andamento esplosivo, come per esempio si verifica nei cilindri dei motori a benzina. Dal punto di vista igienico ed ecologico ha grande importanza la composizione dei fumi, cioè dei prodotti gassosi dei processi di combustione. La combustione completa di un combustibile ideale ed esente da ceneri produce solo biossido di carbonio e vapore acqueo; i normali processi di combustione producono invece anche quantità variabili di ossido di carbonio e di biossido di zolfo, quest'ultimo proveniente dallo zolfo, sempre presente come impurezza sia nei carboni sia nelle nafte, e inoltre producono del pulviscolo, costituito da nerofumo e da particelle delle ceneri minerali di cui sono ricchi in particolare i carboni. In genere, il processo di combustione deve essere avviato mediante una fiamma o comunque mediante un apporto di calore dall'esterno; tuttavia alcuni materiali, come il carbone polverizzato, il fieno ecc., nella stagione calda possono subire dei processi di ossidazione, eventualmente iniziati da fenomeni di fermentazione, i quali possono determinare localmente un progressivo aumento della temperatura, fino a provocare l'accensione spontanea della massa: si parla allora di processi di autocombustione. Nei motori termici alternativi, la combustione rappresenta la fase del ciclo operativo in cui la miscela compressa nel cilindro brucia esplodendo, con la conseguenza che i gas prodotti, espandendosi, spingono il pistone verso il PMI (punto morto inferiore), producendo così il lavoro utile. La combustione nei motori a benzina viene innescata dalla scintilla prodotta dalla candela; in quelli Diesel, invece, la combustione avviene spontaneamente a seguito della forte compressione (con conseguente surriscaldamento) della miscela gasolio-aria nel cilindro.

Fisica: combustione nucleare

Trasmutazione di elementi che si ha nella fissione nucleare all'interno dei reattori. Il termine viene riferito sia ai combustibili nucleari sia alle sostanze, dette veleni bruciabili, che vengono introdotte nei reattori per controllare la reattività.

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