O que é
Combustão
A
humanidade tem utilizado diversos tipos de fontes de energia através dos
tempos, porém, é a partir de combustões que resultam a maior parte da energia
da qual necessita. Exemplos cotidianos de processos de combustão incluem desde
a chama de uma vela, a queima da lenha ou do gás de fogão, até a queima de
combustível que ocorre dentro dos motores de automóveis.
Pode-se
definir a combustão ou queima, como uma reação química
envolvendo um material combustível e um material comburente (geralmente
o oxigênio), com liberação de energia na forma de calor. Esta reação
normalmente ocorre em temperatura relativamente elevada (obtido por meio de uma
ignição), e uma vez iniciada, produz calor suficiente para manter a reação
nessa temperatura. Álcool, carvão, gasolina, gás liquefeito de petróleo,
hidrogênio e querosene são exemplos de combustíveis
atualmente utilizados nos mais variados setores da sociedade.
Os
comburentes também podem ser sólidos (como o perclorato de amônia, usado em
alguns foguetes), líquidos (como o peróxido de hidrogênio), ou gasoso (como o
oxigênio). O ar, que contém 21% de oxigênio, é particularmente, o mais comum
dos comburentes. Uma faísca elétrica é um exemplo de ignição.
A Ciência da Combustão tem procurado descobrir meios de maximizar a eficiência e também o desenvolvimento de novos tipos de combustíveis. Além das vantagens econômicas, a preocupação com a redução da poluição ambiental também deve ser levado em conta |
Uma
característica
a ser considerada na escolha de um combustível é a sua eficiência,
avaliada pela quantidade de calor que é capaz de produzir. A quantidade de calor liberada por unidade de
massa (ou de volume) do material combustível é denominada de poder calorífico,
expresso em kJ/kg ou kcal/kg.
A produção de calor, embora seja necessária, não é a condição suficiente
para qualificar um combustível, pois este deve apresentar também certas
propriedades
que são fundamentais para o seu desempenho durante a queima. Estas
propriedades são a volatilidade e a inflamabilidade (temperatura de inflamação).
Por apresentarem alta volatilidade, o álcool e a gasolina são amplamente
utilizados como combustíveis de motores a explosão onde, em condições
normais, encontram-se no estado líquido. Mas, antes de serem queimados,
estes produtos são vaporizados dentro do carburador, e é devido à
maior volatilidade da gasolina que, nos automóveis que usam este combustível,
a partida é mais rápida do que nos automóveis movidos a álcool.
Todos os combustíveis possuem também uma determinada temperatura de inflamação,
ou inflamabilidade, que é a temperatura onde a vaporização ocorre em proporção
suficiente para que o combustível possa se queimar de maneira auto-sustentada.
Essa temperatura é obtida por meio da ignição, ou seja, pelo fornecimento de
uma energia inicial, que seja suficiente para elevar a temperatura até o ponto
de inflamação. Outras propriedades também importantes são a resistência à
compressão (poder antidetonante) e a viscosidade.
Embora
a combustão seja de vital importância para a sociedade, uma vez que representa
aproximadamente 85% da energia produzida no mundo, ela também tem
contribuído fortemente para a contínua degradação do meio ambiente e o
agravamento da saúde pública. Deste modo, as pesquisas em ciência da combustão
podem fornecer importantes subsídios para lidar com seus problemas
relacionados, tais como, a poluição ambiental, incêndios, incineração de
produtos tóxicos, mudanças climáticas e aquecimento global.