Yksinkertaisesti sanottuna palaminen tarkoittaa palamista. Palamisprosessin suorittamiseksi tarvitaan polttoainetta, happea ja sytytyslähdettä kemiallisen ketjureaktion käynnistämiseksi; esimerkiksi nuotiossa puu on polttoaine, ympäröivä ilma tuottaa happea ja tulitikku tai sytytin voi sytyttää tulen. Näiden elementtien lisääminen lisää tulipalon voimakkuutta, mutta minkä tahansa poistaminen aiheuttaa prosessin pysähtymisen. Jos nuotio on tukahdutettu esimerkiksi vedellä tai lialla, happi ei enää pääse lämmölle ja polttoaineelle ja sammuu.
polttoaine
Polttoaine on aine, joka palaa palamisprosessin aikana. Kaikki polttoaineet sisältävät kemiallista potentiaalienergiaa; tämä on energiamäärä, joka vapautuu kemiallisen reaktion aikana. Kuinka paljon energiaa aine vapautuu palaessaan, sitä kutsutaan palamislämmöksi. Jokaisella polttoaineella on tietty energiatiheys tai kuinka monta megajoulea (MJ) energiaa tuotetaan ainetta kohti (kg); Esimerkiksi metaanin energiatiheys on 55.5 MJ/kg, mikä tarkoittaa, että se voi tuottaa enemmän energiaa kuin rikki 9.16 MJ/kg.
Polttoaineena voidaan käyttää monenlaisia aineita, mutta hiilivedyt ovat yleisimpiä. Näitä ovat metaani, propaani, bensiini ja lentopolttoaine, vain muutamia mainitaksemme; kaikki fossiiliset polttoaineet, kivihiili ja maakaasu mukaan lukien, ovat hiilivetyjä. Muita aineita, joita käytetään yleisesti polttoaineina, ovat vety, alkoholi ja biopolttoaineet, kuten puu.
Palamisen aikana polttoaine muuttuu lämmöksi ja pakokaasuksi. Esimerkiksi kun bensiini palaa, se tuottaa vettä (höyryä), hiilidioksidia, typpeä, hiilimonoksidia ja muita alkuaineita. Palaminen voi myös vapauttaa hiukkasia, jotka ovat pieniä hiukkasia, jotka kelluvat ilmassa; Fossiilisten polttoaineiden ja puun polttamisesta vapautuneet aiheuttavat usein ilmansaasteita. Pakokaasua voidaan kuitenkin käyttää hyödyllisiin tarkoituksiin, kuten esimerkiksi työntövoiman aikaansaamiseen, joka työntää raketin ilmaan. Suurin osa pakokaasusta on kaasun muodossa palamisprosessin tuottaman lämmön vuoksi, mutta se voi olla myös nestemäisessä tai kiinteässä muodossa.
Happi
Jotta polttoaine palaisi palamisprosessissa, siinä on oltava myös happea. Yleisin lähde on ilma, joka sisältää noin 21% happea. Muita lähteitä, joita usein kutsutaan hapettimiksi tai hapettimiksi, ovat vetyperoksidi, kaliumnitraatti ja monet muut. Kun polttoaineeseen johdetaan hapettavaa ainetta, se vapauttaa happea ja voi nopeuttaa palon palamista.
Kuten polttoaineen, hapen ei tarvitse olla kaasumuotoa, vaikka se on hyvin yleistä. Esimerkiksi kiinteässä raketissa kiinteä hapetin sekoitetaan polttoaineeseen polttoaineen luomiseksi, joka palaa sytytettynä ja työntää rakettia eteenpäin. Avaruussukkula ja muut avaruusalukset käyttävät nestemäistä happea osana palamisprosessia.
Kun tulessa ei ole tarpeeksi happea, se ei pala kokonaan. Tämä epätäydellinen palaminen tuottaa hiilimonoksidia, hiiltä (nokea) ja muita hiukkasia, jotka saastuttavat ilmaa. Epätäydellinen palaminen kodin takassa tai uunissa voi vapauttaa myrkyllisiä kaasuja ja olla erittäin vaarallista.
Lämpö
Lämpö tai sytytys käynnistävät palamisprosessin. Koska lämpöä syntyy myös silloin, kun jokin palaa, prosessin alkaessa lisälämpöä ei aina tarvita kemiallisen ketjureaktion jatkamiseksi. Alkuperäinen kipinä, joka laukaisee kemiallisen prosessin, voi saada liekin, kitkan tai jopa auringon lämmön.
Itsesyttymisen, käymisen tai hapettumisen yhteydessä voi syntyä tarpeeksi lämpöä tulipalon sytyttämiseksi. Esimerkiksi kompostikasassa bakteerit voivat alkaa hajota orgaanisia yhdisteitä, jolloin syntyy tarpeeksi lämpöä ja happea palamaan. Jotkut materiaalit – nimeltään pyroforiset aineet – syttyvät altistuessaan ilmalle tai vedelle; fosfori ja plutonium ovat kaksi esimerkkiä. Kun nämä materiaalit kohtaavat polttoaineen lähteen, ne voivat sytyttää tulipalon, jota on erittäin vaikea sammuttaa.
Palamisprosessin hallinta
Koska kaikki kolme osaa tarvitaan palamiseen, minkä tahansa lisääminen tai vähentäminen vaikuttaa prosessiin. Jos lisäät tuleen lisätyn hapen määrää esimerkiksi hapettimella, palo palaa nopeammin. Polttoaineen lähteen poistaminen tai vähentäminen polttaa sen pienemmäksi tai kuolee pois.
Palamisprosessin voi pysäyttää kolmella tavalla:
ota polttoaine pois,
poista happi,
ja/tai ota lämpö pois.
Palaminen voidaan myös pysäyttää pysäyttämällä liekkejä aiheuttava kemiallinen ketjureaktio. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun tietyt metallit – kuten magnesium – palavat, koska veden lisääminen tuleen tekee siitä vain vahvemman. Tällaisissa tapauksissa reaktion pysäyttämiseksi käytetään kuivia kemikaaleja tai halometaania.
Mikä näistä on paras tapa sammuttaa tulipalo, riippuu palon tyypistä ja koosta. Esimerkiksi talon tulipalossa palomiehet käyttävät vettä tai vaahtoa estämään hapen pääsyn polttoaineeseen ja alentamaan lämpötilaa. Vaikka vettä voidaan käyttää metsässä tai maastopalossa, uuden polttoaineen poistaminen palosta poistamalla harja ja kuollut kasvillisuus alueelta on usein tärkeä osa sen pysäyttämistä.