दहन और ज्वाला (Combustion and Flame)

वह रासायनिक प्रक्रम जिसमें कोई पदार्थ वायु में उपस्थित ऑक्सीजन से अभिक्रिया कर ऊष्मा और प्रकाश देता है, दहन (Combustion) कहलाता है। जिस पदार्थ का दहन होता है, उसे दाह्य (Combustible) या ईंधन (Fuel) कहते हैं:

• दाह्य पदार्थ: लकड़ी, कोयला, पेट्रोल, मिट्टी का तेल, एलपीजी, मोमबत्ती, कागज, मैग्नीशियम रिबन।
• अदाह्य पदार्थ: पत्थर, काँच, लोहे की कीलें, मिट्टी, कंक्रीट (जो सामान्य परिस्थितियों में नहीं जलते)।

ज्वलनशील पदार्थ (Inflammable Substances): जिन पदार्थों का ज्वलन ताप बहुत कम होता है और जो ज्वाला के साथ सरलतापूर्वक आग पकड़ लेते हैं, ज्वलनशील पदार्थ कहलाते हैं; जैसे—पेट्रोल, अल्कोहल, एलपीजी, सीएनजी।

आग बुझाने का मूल वैज्ञानिक सिद्धांत दहन की तीन अनिवार्य शर्तों में से किसी एक या अधिक को समाप्त करना है:

• 1. जल द्वारा नियंत्रण (Water Fire Extinguisher): जल ज्वलनशील पदार्थ के तापमान को उसके ज्वलन ताप से नीचे ले आता है। साथ ही, जलवाष्प ज्वलनशील पदार्थ को घेरकर वायु की ऑक्सीजन की आपूर्ति काट देती है।

  चेतावनी: विद्युत उपकरणों की आग पर जल नहीं फेंकना चाहिए क्योंकि साधारण जल विद्युत का सुचालक है और करंट लग सकता है। पेट्रोल व तेल की आग पर भी जल व्यर्थ है क्योंकि तेल जल से हल्का होकर पानी के ऊपर तैरते हुए जलता रहता है।

• 2. कार्बन डाइऑक्साइड अग्निशामक (CO2 Extinguisher): विद्युत उपकरणों और पेट्रोल जैसे ज्वलनशील पदार्थों की आग के लिए CO2 सबसे उत्तम अग्निशामक है। ऑक्सीजन से भारी होने के कारण CO2 आग को कंबल की तरह ढक लेती है, जिससे ईंधन और ऑक्सीजन का संपर्क टूट जाता है। इसके अलावा, सिलेंडर से छोड़े जाने पर यह अत्यधिक ठंडी होकर ईंधन के तापमान को भी घटा देती है।
• 3. शुष्क चूर्ण (Dry Powder): बेकिंग सोडा (सोडियम बाइकार्बोनेट) या पोटेशियम बाइकार्बोनेट का सूखा पाउडर आग पर छिड़कने से गर्मी पाकर CO2 गैस निकलती है जो आग बुझा देती है।

दहन की दर और प्रकृति के आधार पर इसके तीन मुख्य प्रकार हैं:

• तीव्र दहन (Rapid Combustion): जब कोई पदार्थ तेजी से जलकर कम समय में अत्यधिक ऊष्मा व प्रकाश देता है; जैसे—गैस स्टोव के बर्नर का जलना।
• स्वतः दहन (Spontaneous Combustion): ऐसा दहन जिसमें पदार्थ बिना किसी प्रत्यक्ष कारण के अचानक लपटों के साथ जल उठता है; जैसे—फास्फोरस का कमरे के ताप पर स्वतः जलना अथवा कोयले की खानों में कोयले की धूल का भड़कना।
• विस्फोट (Explosion): एक आकस्मिक तीव्र अभिक्रिया जिसमें अत्यधिक ऊष्मा, प्रकाश, विशाल ध्वनि और बड़ी मात्रा में गैसें निकलती हैं; जैसे—पटाखों और बारूद का फूटना।

ज्वाला की संरचना (Structure of a Flame):

जो पदार्थ जलते समय वाष्प में परिवर्तित होते हैं, वे ज्वाला (Flame) उत्पन्न करते हैं (जैसे मोम, मिट्टी का तेल)। कोयला वाष्पीकृत नहीं होता, अतः ज्वाला नहीं बनाता। मोमबत्ती की ज्वाला के तीन स्पष्ट क्षेत्र होते हैं:

किसी ईंधन के 1 किलोग्राम के पूर्ण दहन से उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा (किलोजूल में) उसका ऊष्मीय मान (Calorific Value) कहलाती है। इसका मात्रक किलोजूल प्रति किलोग्राम (kJ/kg) है:

आदर्श ईंधन के लक्षण:

एक आदर्श ईंधन वह है जो सहज सुलभ हो, सस्ता हो, मध्यम दर से सुगमतापूर्वक जलता हो, जिसका कैलोरी मान उच्च हो, जलने के बाद कोई हानिकारक अवशिष्ट न छोड़ता हो और पर्यावरण को प्रदूषित न करे।

ईंधन दहन से होने वाली गंभीर हानियाँ:

• अपूर्ण दहन से कार्बन मोनोऑक्साइड (CO): ऑक्सीजन की कमी में जलने पर अत्यंत जहरीली CO गैस बनती है जो हीमोग्लोबिन से जुड़कर दम घोंट देती है।
• कार्बन डाइऑक्साइड और ग्लोबल वार्मिंग: वायुमंडल में CO2 की बढ़ती सान्द्रता से पृथ्वी का औसत तापमान बढ़ रहा है, जिससे हिमनद पिघल रहे हैं।
• सल्फर व नाइट्रोजन ऑक्साइड और अम्ल वर्षा (Acid Rain): वर्षा जल में घुलकर ये अम्ल बनाते हैं जो फसलों, भवनों (जैसे संगमरमर का ताजमहल) और मृदा को नष्ट करते हैं।