燃焼と呼ばれる現象のうち、どのような状態が完全燃焼なのか、正確に説明できるでしょうか。
「完全燃焼」と「不完全燃焼」は大まかには理解できるものの、正確な定義は、把握し損ねているかもしれません。
この記事では、「完全燃焼」と「不完全燃焼」の違いを分かりやすく説明していきます。
「完全燃焼」とは?
燃焼のうち、可燃物のすべてが燃焼生成物になる現象を、「完全燃焼」と呼びます。
燃焼は、物体と酸素が光や熱を伴い、結合する現象です。
このうち、全ての可燃物が酸化して燃焼生成物に変わると、「完全燃焼」したとされます。
例えば液体燃料を見てみましょう。
液体燃料に含まれる炭素と水素は、それぞれ酸化して二酸化炭素や水蒸気に変化。
含まれていた窒素は分子として、切り離されます。
全て「完全燃焼」して燃焼生成物(二酸化炭素など)に変わるので、後には液体が残りません。
「完全燃焼」のためには基本的に、充分な酸素が供給されることが必要です。
充分な酸素があれば可燃物が全て酸化し、得られる温度や燃焼時間も最大化されます。
このことが転じて、スポーツや仕事などで、自身の能力を全て出し切った場合にも、「完全燃焼」したと使われるようになりました。
「不完全燃焼」とは?
酸素が不足して燃え残りが生じたり、物質が充分に酸化しない場合は「不完全燃焼」と呼ばれます。
具体的には、ロウソクの炎をイメージしましょう。
ロウソクが不完全燃焼を起こすと、炎から黒い煙を生じます。
煙の正体は煤です。
煤はロウソクに含まれている炭素が、酸化しなかったのが原因。
炭素は「完全燃焼」なら二酸化炭素になるものの、「不完全燃焼」では炭素のまま排出され、黒煙となるのです。
ガス給湯器も同じで、気体燃料内の炭素が充分に酸化しないと、「不完全燃焼」になります。
こちらが危険なのは、煤ではなく、一酸化炭素を放出する点。
充分に酸化すれば二酸化炭素になるのですが、酸素供給量が足りないため、一酸化炭素が発生するのです。
なお、仕事やスポーツで実力を発揮できなかった時、「不完全燃焼」で終わったと言うような使われ方もされます。
「完全燃焼」と「不完全燃焼」の違い
酸化が充分に行われているかが、「完全燃焼」か「不完全燃焼」かに別れるポイントです。
具体的には酸素の供給量や温度によっても、結果は異なってきます。
どっちになっているかは、炎の色や煤の発生、熱量から判断可能です。
例えば、ガスコンロでは炎が青い時は「完全燃焼」、赤やオレンジの場合は「不完全燃焼」になっています。
薪を燃やす暖炉も酸素不足だと煤を発生させますが、これは「不完全燃焼」している証拠です。
燃焼効率も違うため、「完全燃焼」に比べて、「不完全燃焼」の場合は熱エネルギーを充分に得られないケースがあります。
まとめ
「完全燃焼」と「不完全燃焼」の違いを紹介してきました。
鍵は酸化で、炎の色や煤の発生から判断できます。
人命を守る上でも大切な知識なので、ぜひ、この機会に記憶にとどめておきましょう。
