दहन और ज्वाला | Combustion and flame | Mathwayy
NCERT कक्षा 8 विज्ञान
अध्याय 4: दहन और ज्वाला
अध्याय संख्या
अध्याय 4
विषय
रसायन विज्ञान
कक्षा
कक्षा 8
परिचय
दहन एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें कोई पदार्थ ऑक्सीजन से अभिक्रिया करके ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न करता है। इस प्रक्रिया में जलने वाले पदार्थ को ईंधन कहते हैं और उत्पन्न होने वाली गैसीय अवस्था को ज्वाला कहते हैं। दहन हमारे दैनिक जीवन में ऊर्जा उत्पादन, खाना पकाने और वाहन चलाने आदि के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
मुख्य अवधारणा: दहन के लिए तीन आवश्यकताएँ हैं - ईंधन, ऑक्सीजन और प्रज्वलन तापमान। इनमें से किसी एक के अभाव में दहन नहीं हो सकता।
दहन
आग लगने की प्रक्रिया
ज्वाला
दहन की दृश्य अभिव्यक्ति
ईंधन
दहन के लिए पदार्थ
ऑक्सीजन
दहन के लिए आवश्यक गैस
दहन के प्रकार
दहन की प्रकृति: दहन की गति और तीव्रता के आधार पर इसे तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है - तीव्र दहन, मंद दहन और विस्फोट।
तीव्र दहन
• बड़ी मात्रा में ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न होता है
• अधिकांश ईंधन कम समय में जल जाते हैं
• उदाहरण: एलपीजी गैस का दहन, पेट्रोल का जलना
मंद दहन
• धीमी गति से होने वाला दहन
• कम ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न होता है
• उदाहरण: कोयले का जलना, लकड़ी का सुलगना
विस्फोट
• अत्यधिक तीव्र गति से होने वाला दहन
• बड़ी मात्रा में गैस, ऊष्मा, प्रकाश और ध्वनि उत्पन्न होती है
• उदाहरण: पटाखों का विस्फोट, बारूद का विस्फोट
दहन को प्रभावित करने वाले कारक
ज्वाला: संरचना और प्रकार
ज्वाला की संरचना: ज्वाला मुख्यतः तीन क्षेत्रों में विभाजित होती है - आंतरिक क्षेत्र (सबसे ठंडा), मध्य क्षेत्र (प्रकाश उत्पादक) और बाह्य क्षेत्र (सबसे गर्म)।
मोमबत्ती की ज्वाला की संरचना
ज्वाला के विभिन्न क्षेत्र: 1. आंतरिक क्षेत्र (अदहनशील गैस) 2. मध्य क्षेत्र (आंशिक दहन) 3. बाह्य क्षेत्र (पूर्ण दहन)
| ज्वाला का प्रकार | विशेषताएँ | उदाहरण |
|---|---|---|
| प्रज्वलित ज्वाला | पीले रंग की, धुआँ उत्पन्न करने वाली | मोमबत्ती, केरोसिन लैंप |
| अप्रज्वलित ज्वाला | नीले रंग की, धुआँ रहित | एलपीजी गैस स्टोव, बन्सन बर्नर |
| चमकती ज्वाला | चमकदार, रंगीन ज्वाला | आतिशबाजी, मैग्नीशियम रिबन की ज्वाला |
| धुआँदार ज्वाला | अधिक धुआँ उत्पन्न करने वाली | कोयले की ज्वाला, कच्ची लकड़ी की ज्वाला |
ज्वाला के रंग का महत्व
1. पीली ज्वाला - अपूर्ण दहन का संकेत
2. नीली ज्वाला - पूर्ण दहन, अधिक कुशल
3. लाल ज्वाला - कम तापमान का संकेत
4. हरी ज्वाला - तांबा या बोरॉन की उपस्थिति
5. बैंगनी ज्वाला - पोटेशियम की उपस्थिति
ईंधन: प्रकार और विशेषताएँ
ईंधन दक्षता: ईंधन दक्षता उस ऊष्मा की मात्रा है जो एक किलोग्राम ईंधन के पूर्ण दहन से प्राप्त होती है। इसे किलोजूल प्रति किलोग्राम (kJ/kg) में मापा जाता है।
ठोस ईंधन
• जैसे: लकड़ी, कोयला, कोक
• कैलोरी मान: 25-35 MJ/kg
• लाभ: भंडारण में आसान
• हानि: अधिक राख, वायु प्रदूषण
तरल ईंधन
• जैसे: पेट्रोल, डीजल, केरोसिन
• कैलोरी मान: 40-45 MJ/kg
• लाभ: परिवहन में आसान
• हानि: ज्वलनशील, प्रदूषणकारी
गैसीय ईंधन
• जैसे: एलपीजी, सीएनजी, बायोगैस
• कैलोरी मान: 45-55 MJ/kg
• लाभ: कम प्रदूषण, उच्च दक्षता
• हानि: भंडारण में जोखिम
| ईंधन | कैलोरी मान (kJ/g) | प्रज्वलन तापमान (°C) | विशेषताएँ |
|---|---|---|---|
| हाइड्रोजन | 150 | 500 | सबसे स्वच्छ ईंधन |
| मीथेन | 55 | 580 | प्राकृतिक गैस का मुख्य घटक |
| पेट्रोल | 50 | 280 | वाहनों में उपयोग |
| डीजल | 45 | 300 | भारी वाहनों में उपयोग |
| कोयला | 33 | 350 | विद्युत संयंत्रों में उपयोग |
| लकड़ी | 20 | 300 | पारंपरिक ईंधन |
दहन के पर्यावरणीय प्रभाव
ग्लोबल वार्मिंग: जीवाश्म ईंधन के दहन से उत्पन्न कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ग्रीनहाउस गैसों के कारण वायुमंडल का तापमान बढ़ रहा है, जिसे ग्लोबल वार्मिंग कहते हैं।
वायु प्रदूषण
• कार्बन मोनोऑक्साइड (सिरदर्द, मृत्यु)
• सल्फर डाइऑक्साइड (अम्ल वर्षा)
• नाइट्रोजन ऑक्साइड (धूम्र)
• सीसा यौगिक (स्नायु तंत्र क्षति)
अम्ल वर्षा
• सल्फर और नाइट्रोजन ऑक्साइड वर्षा जल से अभिक्रिया करते हैं
• pH मान 4.0-5.0 तक कम हो जाता है
• प्रभाव: मूर्तियों का क्षरण, मृदा अम्लीकरण, जल निकायों को नुकसान
प्रदूषण नियंत्रण के उपाय
1. जीवाश्म ईंधन के स्थान पर नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग
2. उद्योगों में स्क्रबर और केटालिटिक कन्वर्टर का प्रयोग
3. वाहनों में उत्प्रेरक कन्वर्टर लगाना
4. ऊर्जा दक्ष उपकरणों का प्रयोग
5. वृक्षारोपण को बढ़ावा देना
6. जन जागरूकता कार्यक्रम
महत्वपूर्ण प्रश्न
1. दहन क्या है? दहन के लिए आवश्यक शर्तें क्या हैं?
दहन: दहन एक रासायनिक अभिक्रिया है जिसमें कोई पदार्थ ऑक्सीजन से अभिक्रिया करके ऊष्मा और प्रकाश उत्पन्न करता है।
आवश्यक शर्तें:
(1) ईंधन: ज्वलनशील पदार्थ की उपस्थिति
(2) वायु: ऑक्सीजन की आपूर्ति
(3) प्रज्वलन तापमान: ईंधन को जलने के लिए न्यूनतम तापमान
(4) दहन श्रृंखला: मुक्त मूलकों की श्रृंखला अभिक्रिया
2. ज्वाला क्या है? मोमबत्ती की ज्वाला के विभिन्न क्षेत्रों का वर्णन कीजिए।
ज्वाला: दहन के दौरान उत्पन्न होने वाली गर्म गैसों का दृश्यमान, चमकदार भाग ज्वाला कहलाता है।
मोमबत्ती की ज्वाला के क्षेत्र:
(1) आंतरिक क्षेत्र: सबसे ठंडा भाग (300°C), अदहनशील वाष्प
(2) मध्य क्षेत्र: पीला और चमकदार (500-800°C), आंशिक दहन
(3) बाह्य क्षेत्र: नीला रंग (800-1200°C), पूर्ण दहन
(4) धुंधला क्षेत्र: ज्वाला के आसपास का भाग, जहाँ अपूर्ण दहन होता है
3. ईंधन के कैलोरी मान से क्या तात्पर्य है? विभिन्न ईंधनों के कैलोरी मान की तुलना कीजिए।
कैलोरी मान: एक किलोग्राम ईंधन के पूर्ण दहन से प्राप्त ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को उस ईंधन का कैलोरी मान कहते हैं। इसे किलोजूल प्रति किलोग्राम (kJ/kg) में मापा जाता है।
तुलना:
• हाइड्रोजन: 150,000 kJ/kg (सर्वोच्च)
• मीथेन: 55,000 kJ/kg
• पेट्रोल: 50,000 kJ/kg
• डीजल: 45,000 kJ/kg
• कोयला: 33,000 kJ/kg
• लकड़ी: 20,000 kJ/kg
• गोबर के कंडे: 15,000 kJ/kg (न्यूनतम)