దహనం & జ్వాల (Combustion and Flame)

ఇంట్లో, పరిశ్రమల్లో, వాహనాల్లో రకరకాల ఇంధనాలు (Fuels) వాడతారు: పిడకలు (cow dung cakes), కట్టెలు, బొగ్గు, బొగ్గు కర్ర (charcoal), పెట్రోల్, డీజిల్, సంపీడన సహజ వాయువు (CNG) మొదలైనవి. ఒక పదార్థం ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరిపి వేడిని వెలువరించే రసాయన ప్రక్రియను దహనం (Combustion) అంటారు.

• దహనశీలి (Combustible): దహనం జరిగే పదార్థం. దీనినే ఇంధనం (Fuel) అని కూడా అంటారు. ఇంధనం ఘన, ద్రవ లేదా వాయు రూపంలో ఉండవచ్చు.
• కాంతి: దహనంలో కొన్నిసార్లు కాంతి కూడా వెలువడుతుంది – జ్వాల (Flame) రూపంలో లేదా నిప్పు మెరుపు (Glow) రూపంలో.
• మెగ్నీషియం రిబ్బన్:
  1. గాలిలో మండి మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది
  2. వేడి, కాంతి వెలువడతాయి (7వ తరగతిలో చేసిన ప్రయోగం).
• బొగ్గు కర్ర (Charcoal) / బొగ్గు: గాలిలో మండి కార్బన్ డయాక్సైడ్, వేడి, కాంతిని ఇస్తాయి. పై రెండు చర్యల్లో మెగ్నీషియం, బొగ్గు కర్ర దహనశీలులు.
• కొవ్వొత్తి, బొగ్గు తేడా:
  1. కొవ్వొత్తి జ్వాలతో మండుతుంది
  2. బొగ్గు జ్వాల లేకుండా మండుతుంది. జ్వాల లేకుండా మండే పదార్థాలు ఇంకా చాలా ఉన్నాయి.
• కార్యకలాపం 6.1 – దహనశీల, అదహనశీల పదార్థాలు:
  1. గడ్డి, అగ్గిపుల్లలు, కిరోసిన్, కాగితం, కట్టె, బొగ్గు కర్ర మండుతాయి – అవి దహనశీలులు. ఇనుప మేకులు, రాతి ముక్కలు, గాజు మండవు – అవి అదహనశీలులు (పుస్తకంలో ఈ పట్టిక ఖాళీగా ఇచ్చారు
  2. ఇవి సాధారణంగా వచ్చే ఫలితాలు).
• ఆహారం – శరీరానికి ఇంధనం: శరీరంలో ఆహారం ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరిపి విచ్ఛిన్నమవుతుంది, వేడి పుడుతుంది (7వ తరగతిలో నేర్చుకున్నది).
• సూర్యుడు:
  1. సూర్యుని వేడి, కాంతి దహనం వల్ల కాదు, కేంద్రక చర్యల (Nuclear reactions) వల్ల పుడతాయి
  2. దీని గురించి పై తరగతుల్లో చదువుతారు. [బయటి సమాచారం: సూర్యునిలో హైడ్రోజన్ కేంద్రక సంలీనం (Nuclear fusion) జరుగుతుంది.]

దహనం జరగాలంటే గాలిలోని ఆక్సిజన్ తప్పనిసరి అని రెండు కార్యకలాపాలు నిరూపిస్తాయి.

కార్యకలాపం 6.2 – కొవ్వొత్తి, గాజు చిమ్నీ వెలిగించిన కొవ్వొత్తిపై గాజు చిమ్నీని బోర్లించి మూడు రకాలుగా పరిశీలిస్తారు:

• (a) చిమ్నీని చెక్క దిమ్మెలపై ఉంచి, కింద నుంచి గాలి వచ్చేలా చేస్తే: కొవ్వొత్తి స్వేచ్ఛగా (ఎలాంటి అవాంతరం లేకుండా) మండుతుంది.
• (b) దిమ్మెలు తీసి చిమ్నీని బల్లపై ఉంచితే (కింద నుంచి గాలి రాదు): జ్వాల ఊగుతూ (Flicker), పొగ వెలువడుతుంది.
• (c) చిమ్నీ పైన గాజు పలక ఉంచితే: గాలి అందక జ్వాల చివరికి ఆరిపోతుంది.
• నిర్ధారణ: దహనానికి గాలి అవసరం.

కార్యకలాపం 6.3 – మండే కట్టె / బొగ్గు కర్ర ఇనుప పలక లేదా పెనం (Tawa)పై మండుతున్న కట్టె లేదా బొగ్గు కర్ర ముక్కను ఉంచి, దానిపై గాజు జాడీ, గాజు గ్లాసు లేదా పారదర్శక ప్లాస్టిక్ జాడీని బోర్లిస్తారు. కొంతసేపటికి బొగ్గు కర్ర మండడం ఆగిపోతుంది.

కారణం: లోపల ఉన్న గాలిలోని ఆక్సిజన్ అయిపోయి, కొత్త గాలి లోపలికి రాకపోవడం.

నిత్య జీవిత ఉదాహరణ

• ఒక వ్యక్తి దుస్తులకు నిప్పంటుకున్నప్పుడు అతనిని దుప్పటితో కప్పుతారు (Fig. 6.3). దుప్పటి గాలి సరఫరాను అడ్డుకుంటుంది కాబట్టి మంట ఆరుతుంది.
• ఈ ప్రయోగాలు చేసేటప్పుడు మండే కొవ్వొత్తి విషయంలో జాగ్రత్త అవసరం (Caution).
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

అగ్గిపుల్ల తనంతట తాను మండదు; అగ్గిపెట్టె పక్కన రాపిడి చేస్తే మండుతుంది. కాగితం దగ్గరకు మండే అగ్గిపుల్ల తెస్తే అది అంటుకుంటుంది, కానీ కట్టెను మండే అగ్గిపుల్లతో నేరుగా మండించలేం.

అందుకే కట్టెలు, బొగ్గు మండించడానికి కాగితం లేదా కిరోసిన్ వాడతారు. వేసవి తీవ్ర వేడిలో ఎండు గడ్డి అంటుకుని, చెట్లకు వ్యాపించి అడవి మొత్తం మండే అడవి మంటలు (Forest fires) అదుపు చేయడం చాలా కష్టం.

ఇవన్నీ వేర్వేరు పదార్థాలు వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అంటుకుంటాయని సూచిస్తాయి.

• జ్వలన ఉష్ణోగ్రత (Ignition temperature): ఒక పదార్థం మండడం మొదలుపెట్టే కనిష్ఠ ఉష్ణోగ్రత.
• నియమం: ఒక దహనశీల పదార్థం ఉష్ణోగ్రత దాని జ్వలన ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువగా ఉన్నంతవరకు అది అంటుకోదు, మండదు.
• ఉదాహరణలు:
  1. పొయ్యిపై వేయించే పెనంలోని వంట నూనె ఎక్కువసేపు వేడెక్కితే అంటుకోవచ్చు. కిరోసిన్‌ను కొంచెం వేడి చేస్తే అంటుకుంటుంది
  2. కట్టెను కొంచెం వేడి చేస్తే అంటుకోదు. కాబట్టి కిరోసిన్ జ్వలన ఉష్ణోగ్రత కట్టె కంటే తక్కువ
  3. అందుకే కిరోసిన్ నిల్వలో ప్రత్యేక జాగ్రత్త కావాలి.
• కార్యకలాపం 6.4 – కాగితం కప్పులు:
  1. కాగితాన్ని మడిచి రెండు కప్పులు చేస్తారు
  2. ఒక దానిలో సుమారు 50 mL నీరు పోస్తారు
  3. రెండింటినీ కొవ్వొత్తితో వేడి చేస్తారు. ఖాళీ కప్పు మండుతుంది. నీటి కప్పు మండదు, నీరు వేడెక్కుతుంది
  4. వేడి చేస్తూనే ఉంటే కాగితం కప్పులోనే నీటిని మరిగించవచ్చు.
• వివరణ: కప్పుకు అందిన వేడి వాహనం (Conduction) ద్వారా నీటికి బదిలీ అవుతుంది. నీరు ఉండగా కాగితం జ్వలన ఉష్ణోగ్రతకు చేరదు, కాబట్టి కాగితం మండదు.
• మండే స్వభావం గల పదార్థాలు (Inflammable substances): చాలా తక్కువ జ్వలన ఉష్ణోగ్రత ఉండి, మంటతో సులభంగా అంటుకునే పదార్థాలు. ఉదాహరణలు: పెట్రోల్, ఆల్కహాల్, ద్రవీకృత పెట్రోలియం వాయువు (LPG).
• లింక్ (కారణాలు ప్రశ్న): అల్యూమినియం పైపుపై చుట్టిన కాగితం అంటుకోదు, ఎందుకంటే లోహం వేడిని త్వరగా తీసుకెళ్తుంది (నీటి కప్పు లాంటి సూత్రం).
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

అగ్గిపుల్ల చరిత్ర చాలా పాతది. జ్వలన ఉష్ణోగ్రత భావనను అర్థం చేసుకోవడానికి అగ్గిపుల్ల మంచి ఉదాహరణ.

• పురాతన ఈజిప్టు: ఐదు వేల సంవత్సరాల కంటే ముందే పైన్ చెక్క చిన్న ముక్కలను సల్ఫర్‌లో ముంచి అగ్గిపుల్లలుగా వాడారు.
• ఆధునిక సేఫ్టీ అగ్గిపుల్ల: సుమారు రెండు వందల సంవత్సరాల క్రితమే అభివృద్ధి అయింది.
• పూర్వపు అగ్గిపుల్ల తల: యాంటిమొనీ ట్రైసల్ఫైడ్, పొటాషియం క్లోరేట్, తెల్ల ఫాస్ఫరస్ (White phosphorus) మిశ్రమాన్ని కొంచెం జిగురు, పిండిపదార్థంతో కలిపి తగిన చెక్క పుల్లకు పూసేవారు. గరుకు తలంపై రాస్తే రాపిడి వేడికి తెల్ల ఫాస్ఫరస్ అంటుకుని దహనం మొదలయ్యేది. తెల్ల ఫాస్ఫరస్ తయారీ కార్మికులకు, వాడేవారికీ ప్రమాదకరమని తేలింది.
• ఇప్పటి సేఫ్టీ అగ్గిపుల్ల తల: యాంటిమొనీ ట్రైసల్ఫైడ్, పొటాషియం క్లోరేట్ మాత్రమే ఉంటాయి.
• రాపిడి తలం (అగ్గిపెట్టె పక్క):
  1. పొడిచేసిన గాజు, కొద్దిగా ఎర్ర ఫాస్ఫరస్ (Red phosphorus) ఉంటాయి
  2. ఎర్ర ఫాస్ఫరస్ చాలా తక్కువ ప్రమాదకరం.
• పనిచేసే విధానం:
  1. పుల్లను రాపిడి తలంపై రాసినప్పుడు కొంత ఎర్ర ఫాస్ఫరస్ తెల్ల ఫాస్ఫరస్‌గా మారుతుంది. ఇది వెంటనే పుల్ల తలలోని పొటాషియం క్లోరేట్‌తో చర్య జరిపి, యాంటిమొనీ ట్రైసల్ఫైడ్‌ను మండించడానికి సరిపడా వేడిని ఇస్తుంది
  2. దహనం మొదలవుతుంది.
• సంబంధిత వాస్తవం: ఫాస్ఫరస్ వంటి పదార్థాలు గది ఉష్ణోగ్రత వద్దే గాలిలో మండుతాయి.

ఇళ్లు, దుకాణాలు, కర్మాగారాల్లో అగ్నిప్రమాదాలు జరుగుతాయి. అగ్నిప్రమాదం జరిగితే మొదట చేయవలసిన పని అగ్నిమాపక సేవకు (Fire service) ఫోన్ చేయడం; అందుకే మన ప్రాంతంలోని అగ్నిమాపక సేవ ఫోన్ నంబరు అందరికీ తెలిసి ఉండాలి. [బయటి సమాచారం: భారతదేశంలో అగ్నిమాపక సేవ నంబరు 101; జాతీయ అత్యవసర నంబరు 112.]

• అగ్నిమాపక దళం ఏం చేస్తుంది: మంటపై నీటిని పీడనంతో చిమ్ముతుంది (Fig. 6.6).
• నీరు ఎలా పనిచేస్తుంది:
  1. (1) నీరు దహనశీల పదార్థాన్ని చల్లబరిచి దాని ఉష్ణోగ్రతను జ్వలన ఉష్ణోగ్రత కంటే కిందికి తెస్తుంది
  2. దీనివల్ల మంట వ్యాపించదు. (2) నీటి ఆవిరి దహనశీల పదార్థాన్ని చుట్టుముట్టి గాలి సరఫరాను తెగ్గోస్తుంది. అందువల్ల మంట ఆరుతుంది.
• మంట పుట్టడానికి మూడు అవసరాలు: (1) ఇంధనం (Fuel), (2) గాలి – ఆక్సిజన్ సరఫరా కోసం, (3) వేడి – ఇంధన ఉష్ణోగ్రతను జ్వలన ఉష్ణోగ్రత కంటే పెంచడానికి.
• అదుపు సూత్రం: ఈ అవసరాల్లో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ తొలగిస్తే మంటను అదుపు చేయవచ్చు.
• అగ్నిమాపక యంత్రం పని (Fire extinguisher): గాలి సరఫరాను ఆపడం, లేదా ఇంధన ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడం, లేదా రెండూ చేయడం.
• ఇంధనం గురించి: చాలా సందర్భాల్లో ఇంధనాన్ని తొలగించలేం. ఉదాహరణకు భవనం అంటుకుంటే భవనమంతా ఇంధనమే.
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

అత్యంత సాధారణ మంట ఆర్పే పదార్థం నీరు. కానీ అన్ని రకాల మంటలకు నీరు సరిపోదు.

నీరు ఎక్కడ పనిచేస్తుంది, ఎక్కడ పనిచేయదు

• పనిచేసేవి: కట్టెలు, కాగితం వంటివి మండుతున్నప్పుడు నీరు ప్రభావవంతం.
• విద్యుత్ పరికరాలు మండితే: నీరు విద్యుత్తును వాహకం చేస్తుంది కాబట్టి మంట ఆర్పే వారికి హాని కలగవచ్చు. అందుకే నీరు వాడరు.
• నూనె, పెట్రోల్ మంటలకు:
  1. నీరు నూనె కంటే బరువు
  2. అందువల్ల నూనె కింద నీరు చేరి, నూనె పైన మండుతూనే ఉంటుంది. కాబట్టి నీరు అనువైనది కాదు.

కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO₂) – ఉత్తమ ఆర్పే పదార్థం

• విద్యుత్ పరికరాలు, పెట్రోల్ వంటి మండే స్వభావం గల పదార్థాల మంటలకు CO₂ ఉత్తమం.
• ఎందుకు: CO₂ ఆక్సిజన్ కంటే బరువు కాబట్టి మంటను దుప్పటిలా కప్పేస్తుంది. ఇంధనానికి, ఆక్సిజన్‌కు మధ్య సంపర్కం తెగి మంట అదుపులోకి వస్తుంది. [బయటి సమాచారం: CO₂ గాలి కంటే సుమారు 1.5 రెట్లు బరువు.]
• అదనపు ప్రయోజనం: చాలా సందర్భాల్లో CO₂ విద్యుత్ పరికరాలకు హాని చేయదు.
• CO₂ సరఫరా: అధిక పీడనం వద్ద ద్రవంగా సిలిండర్లలో నిల్వ చేస్తారు (LPG కూడా సిలిండర్లలో ద్రవ రూపంలోనే ఉంటుంది). సిలిండర్ నుంచి విడుదలైనప్పుడు CO₂ అపారంగా వ్యాకోచించి చల్లబడుతుంది. దీనివల్ల అది మంట చుట్టూ దుప్పటిలా ఏర్పడటమే కాక, ఇంధన ఉష్ణోగ్రతనూ తగ్గిస్తుంది. అందుకే ఇది అద్భుతమైన ఆర్పే పదార్థం.
• మరో మార్గం: సోడియం బైకార్బొనేట్ (వంట సోడా) లేదా పొటాషియం బైకార్బొనేట్ వంటి పొడి రసాయనాలను చాలా మొత్తంలో విడుదల చేస్తే, మంట దగ్గర అవి CO₂ ను వెలువరిస్తాయి.
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

వంటగదిలో గ్యాస్ స్టవ్ నాబ్ తిప్పి, దగ్గర మండే అగ్గిపుల్ల లేదా గ్యాస్ లైటర్ పెడితే వాయువు వేగంగా మండి వేడి, కాంతిని ఇస్తుంది. (జాగ్రత్త: గ్యాస్ స్టవ్‌ను పిల్లలు స్వయంగా వాడకూడదు; పెద్దల సహాయం తీసుకోవాలి.)

• వేగవంతమైన దహనం (Rapid combustion): వాయువు వేగంగా మండి వేడి, కాంతి ఇచ్చే దహనం (గ్యాస్ స్టవ్ ఉదాహరణ).
• ఆకస్మిక దహనం (Spontaneous combustion): ఏ స్పష్టమైన కారణం లేకుండానే ఒక పదార్థం అకస్మాత్తుగా మంటలుగా మారే దహనం. ఫాస్ఫరస్ వంటి పదార్థాలు గది ఉష్ణోగ్రత వద్దే గాలిలో మండుతాయి.
• బొగ్గు గనులు: బొగ్గు పొడి ఆకస్మిక దహనం వల్ల బొగ్గు గనుల్లో ఎన్నో భయంకర అగ్నిప్రమాదాలు జరిగాయి.
• అడవి మంటలు: కొన్ని ఆకస్మికంగా సూర్యుని వేడి లేదా పిడుగుపాటు వల్ల పుడతాయి. అయితే చాలా అడవి మంటలకు మనుషుల అజాగ్రత్తే కారణం. పిక్నిక్ లేదా అడవి సందర్శన తర్వాత వెళ్లే ముందు నెగడు (Campfire) పూర్తిగా ఆర్పివేయాలి.
• విస్ఫోటనం (Explosion):
  1. పటాకు (cracker) వెలిగించినప్పుడు వేడి, కాంతి, శబ్దం వెలువడుతూ ఒక్కసారిగా చర్య జరుగుతుంది
  2. ఈ చర్యలో ఏర్పడిన పెద్ద పరిమాణం వాయువు బయటకు వస్తుంది. పటాకుపై పీడనం ప్రయోగిస్తే కూడా విస్ఫోటనం జరగవచ్చు.
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

LPG జ్వాల రంగు, కొవ్వొత్తి జ్వాల రంగు వేర్వేరుగా ఉంటాయి (Fig. 6.8, 6.9లో కిరోసిన్ దీపం, కొవ్వొత్తి, బున్సెన్ బర్నర్ జ్వాలలను పోల్చారు). [పరిశీలన: సాధారణంగా కొవ్వొత్తి జ్వాల పసుపు రంగులో, LPG స్టవ్ జ్వాల నీలం రంగులో కనిపిస్తాయి.]

పట్టిక 6.2 – జ్వాల ఇచ్చే పదార్థాలు పుస్తకంలో కొవ్వొత్తి, మెగ్నీషియం, కర్పూరం, కిరోసిన్ స్టవ్, బొగ్గు కర్ర (5 పదార్థాలు) మండించి జ్వాల ఏర్పడిందో లేదో నమోదు చేయమన్నారు (పట్టిక ఖాళీగా ఉంది). పుస్తకం చెప్పిన సూత్రం ప్రకారం:

• కొవ్వొత్తి (మైనం ఆవిరై), కిరోసిన్ స్టవ్ (కిరోసిన్ ఆవిరై) జ్వాలతో మండుతాయి. కర్పూరం కూడా ఆవిరయ్యే పదార్థం కాబట్టి జ్వాలనిస్తుంది.
• బొగ్గు కర్ర ఆవిరి కాదు కాబట్టి జ్వాల ఇవ్వదు. మెగ్నీషియం కూడా జ్వాల లేకుండా తీవ్ర తెల్లని కాంతితో మండుతుంది. [పట్టిక పుస్తకంలో ఖాళీ
• మెగ్నీషియం గురించి బయటి సమాచారం.]

• సూత్రం: మండే సమయంలో ఆవిరయ్యే పదార్థాలు జ్వాలనిస్తాయి.
• ఉదాహరణ: కిరోసిన్, కరిగిన మైనం వత్తి ద్వారా పైకి చేరి మండేటప్పుడు ఆవిరై జ్వాలను ఏర్పరుస్తాయి.
• వ్యతిరేక ఉదాహరణ: బొగ్గు కర్ర ఆవిరి కాదు, కాబట్టి జ్వాల ఇవ్వదు.
• కార్యకలాపం 6.5 (a) – గాజు గొట్టం: 4–5 cm పొడవైన సన్నని గాజు గొట్టాన్ని పట్టకారుతో పట్టుకుని, ఒక కొన స్థిరంగా ఉన్న కొవ్వొత్తి జ్వాలలోని చీకటి (Dark) మండలంలోకి ప్రవేశపెడతారు. గొట్టం రెండో కొన దగ్గర మండే అగ్గిపుల్ల పెడితే కొంతసేపటికి ఆ కొన వద్ద జ్వాల ఏర్పడుతుంది. ఈ జ్వాలను ఇచ్చేది గొట్టం ద్వారా బయటకు వచ్చే మైనం ఆవిరి. వత్తి దగ్గరి మైనం వేడికి వేగంగా కరుగుతుంది.
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

స్థిరంగా మండే కొవ్వొత్తి జ్వాలను మూడు ప్రయోగాల ద్వారా విశ్లేషిస్తారు.

• శుభ్రమైన గాజు పలక ప్రయోగం: స్థిరమైన కొవ్వొత్తి జ్వాలలోని ప్రకాశించే మండలంలోకి (Luminous zone) శుభ్రమైన గాజు పలక/స్లైడ్ ను పట్టకారుతో సుమారు 10 సెకన్లు ఉంచి తీస్తే దానిపై వృత్తాకార నల్లటి వలయం ఏర్పడుతుంది. ఇది ప్రకాశించే మండలంలోని మండని కార్బన్ కణాల నిక్షేపణను సూచిస్తుంది.
• రాగి తీగ ప్రయోగం:
  1. పొడవైన సన్నని రాగి తీగను జ్వాల యొక్క కాంతిరహిత మండలం (Non-luminous zone) లోపల సుమారు 30 సెకన్లు పట్టుకుంటే, జ్వాల బయట ఉన్న తీగ భాగం ఎర్రగా కాలుతుంది. అంటే జ్వాలలోని ఈ భాగం ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత కలది
  2. నిజానికి జ్వాలలో ఇదే అత్యంత వేడి భాగం.
• మూడు మండలాలు (Fig. 6.13):
  1. బయటి మండలం (Outermost zone): పూర్తి దహనం జరిగే ప్రాంతం, నీలం రంగు; అత్యంత వేడి (hottest).
  2. మధ్య మండలం (Middle zone): పాక్షిక (అసంపూర్ణ) దహనం, పసుపు రంగు (ప్రకాశించే మండలం); మధ్యస్థ వేడి (moderately hot).
  3. లోపలి మండలం (Innermost zone): మండని మైనం ఆవిరి, నలుపు రంగు (చీకటి మండలం); అతి తక్కువ వేడి (least hot).
• సారాంశంలో పేర్లు: చీకటి మండలం (Dark zone), ప్రకాశించే మండలం (Luminous zone), కాంతిరహిత మండలం (Non-luminous zone).
• స్వర్ణకారులు (Goldsmiths):
  1. బంగారం, వెండిని కరిగించడానికి లోహపు ఊదుగొట్టంతో జ్వాల బయటి మండలాన్ని ఊదుతారు
  2. ఎందుకంటే అది అత్యంత వేడి భాగం.
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

గృహ, పారిశ్రామిక అవసరాలకు ఉష్ణశక్తికి ప్రధాన వనరులు కట్టెలు, బొగ్గు కర్ర, పెట్రోల్, కిరోసిన్ మొదలైనవి. వీటినే ఇంధనాలు (Fuels) అంటారు.

మంచి ఇంధన లక్షణాలు

• సులభంగా లభించాలి (Readily available).
• చవకగా ఉండాలి (Cheap).
• గాలిలో మితమైన వేగంతో సులభంగా మండాలి.
• ఎక్కువ వేడిని ఇవ్వాలి.
• అవాంఛనీయ పదార్థాలను (అవశేషాలను) మిగల్చకూడదు.
• సారాంశం ప్రకారం ఆదర్శ ఇంధనం (Ideal fuel): చవక, సులభంగా లభ్యం, సులభంగా మండేది, రవాణాకు సులభం, అధిక కెలోరిఫిక్ విలువ కలది, పర్యావరణాన్ని కలుషితం చేసే వాయువులు/అవశేషాలను ఇవ్వనిది.
• ఆదర్శ ఇంధనం లేదు: అన్ని అవసరాలను తీర్చే ఇంధనం బహుశా ఉండదు. ఒక నిర్దిష్ట వినియోగానికి చాలా అవసరాలను తీర్చే ఇంధనాన్ని ఎంచుకోవాలి.
• ఖర్చు:
  1. ఇంధనాల ఖర్చులు వేర్వేరు
  2. కొన్ని ఇతర వాటి కంటే చవక.

ఇంధనాల రకాలు (పట్టిక 6.3)

• ఘన ఇంధనాలు (Solid):
  1. బొగ్గు
  2. ఇతర ఉదాహరణలు: కట్టెలు, బొగ్గు కర్ర, పిడకలు.
• ద్రవ ఇంధనాలు (Liquid):
  1. కిరోసిన్
  2. ఇతర ఉదాహరణలు: పెట్రోల్, డీజిల్.
• వాయు ఇంధనాలు (Gaseous):
  1. సహజ వాయువు
  2. ఇతర ఉదాహరణలు: LPG, CNG, బయోగ్యాస్.
• పుస్తకం పట్టిక 6.3 మొదటి వరుసలో ఇచ్చిన ఉదాహరణలు: బొగ్గు (ఘన), కిరోసిన్ (ద్రవ), సహజ వాయువు (వాయు). మిగిలినవి అధ్యాయంలో పేర్కొన్న ఇంధనాల నుంచి వర్గీకరించినవి.

పిడకలు, బొగ్గు, LPG – మూడింటిలో ఏది ఎంచుకోవాలి?

• ఇవి మూడూ ఒకే పరిమాణంలో వేడిని ఇవ్వవు. కెలోరిఫిక్ విలువ (తదుపరి నోట్లో) ప్రకారం LPG ఎక్కువ వేడినిస్తుంది, పిడకలు తక్కువ. LPG పొగ, అవశేషం లేకుండా శుభ్రంగా మండుతుంది.

ఇచ్చిన పరిమాణం నీటిని మరిగించడానికి పిడకలు, బొగ్గు, LPG వాడితే మూడూ ఒకేలా వేడిని ఇవ్వవు. ఇంధన సామర్థ్యాన్ని (Fuel efficiency) కెలోరిఫిక్ విలువ (Calorific value) తో కొలుస్తారు.

• నిర్వచనం: 1 kg ఇంధనం పూర్తిగా మండినప్పుడు వెలువడే ఉష్ణశక్తి పరిమాణాన్ని ఆ ఇంధన కెలోరిఫిక్ విలువ అంటారు.
• ప్రమాణం: కిలోజౌల్ పర్ కిలోగ్రాము (kJ/kg).
• సూత్రం: కెలోరిఫిక్ విలువ = వెలువడిన ఉష్ణశక్తి ÷ ఇంధన ద్రవ్యరాశి (kJ ÷ kg).
• పట్టిక 6.4 – కెలోరిఫిక్ విలువలు (kJ/kg):
  1. పిడకలు: 6000–8000
  2. కట్టెలు: 17000–22000
  3. బొగ్గు: 25000–33000
  4. పెట్రోల్: 45000
  5. కిరోసిన్: 45000
  6. డీజిల్: 45000
  7. మీథేన్: 50000
  8. CNG: 50000
  9. LPG: 55000
  10. బయోగ్యాస్: 35000–40000
  11. హైడ్రోజన్: 150000
• క్రమం:
  1. అతి తక్కువ పిడకలు, అతి ఎక్కువ హైడ్రోజన్. LPG (55000) పెట్రోల్, డీజిల్ (45000) కంటే ఎక్కువ
  2. బొగ్గు కట్టెల కంటే ఎక్కువ.
• లెక్క (వ్యాయామం 11): 4.5 kg ఇంధనం పూర్తిగా మండినప్పుడు 1,80,000 kJ వేడి వచ్చింది. కెలోరిఫిక్ విలువ = 180000 ÷ 4.5 = 40000 kJ/kg.
• పుస్తకం చెప్పిన సంబంధం: ఇంధనాల సామర్థ్యం, ఖర్చు వేర్వేరు.
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

ఇంధనాల వినియోగం పెరుగుతున్న కొద్దీ పర్యావరణంపై హానికర ప్రభావాలు పెరుగుతున్నాయి.

• 1. మండని కార్బన్ కణాలు:
  1. కట్టెలు, బొగ్గు, పెట్రోలియం వంటి కార్బన్ ఇంధనాలు మండని కార్బన్ కణాలను విడుదల చేస్తాయి. ఈ సూక్ష్మ కణాలు ప్రమాదకర కాలుష్యకారకాలు
  2. ఆస్తమా వంటి శ్వాసకోశ వ్యాధులకు కారణమవుతాయి.
• 2. కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO):
  1. ఈ ఇంధనాల అసంపూర్ణ దహనంలో ఏర్పడే అత్యంత విషపు వాయువు. మూసిన గదిలో బొగ్గు మండించడం ప్రమాదకరం
  2. ఆ గదిలో నిద్రించేవారు ప్రాణాలు కోల్పోవచ్చు. అందుకే మండుతున్న లేదా నిప్పు రగులుతున్న బొగ్గు ఉన్న గదిలో నిద్రించకూడదు. [బయటి సమాచారం: CO రక్తంలోని హిమోగ్లోబిన్‌తో కలిసి ఆక్సిజన్ రవాణాను అడ్డుకుంటుంది.]
• 3. కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO₂): చాలా ఇంధనాల దహనంలో పర్యావరణంలోకి విడుదలవుతుంది. గాలిలో CO₂ గాఢత పెరగడం భూతాపానికి (Global warming) కారణమని భావిస్తున్నారు.
• భూతాపం:
  1. భూమి వాతావరణ ఉష్ణోగ్రత పెరగడం. దీనివల్ల ధ్రువ హిమానీనదాలు కరిగి సముద్ర మట్టం పెరిగి తీర ప్రాంతాల్లో వరదలు వస్తాయి
  2. లోతట్టు తీర ప్రాంతాలు శాశ్వతంగా నీటిలో మునగవచ్చు.
• 4. సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ (SO₂):
  1. బొగ్గు, డీజిల్ మండినప్పుడు వెలువడే, ఊపిరాడకుండా చేసే, క్షయకర వాయువు. పెట్రోల్ ఇంజన్లు నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లను వెలువరిస్తాయి. సల్ఫర్, నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లు వర్షపు నీటిలో కరిగి ఆమ్లాలు ఏర్పడతాయి
  2. దీనిని ఆమ్ల వర్షం (Acid rain) అంటారు
  3. ఇది పంటలకు, భవనాలకు, నేలకు హానికరం (7వ తరగతిలో చదివారు).
• కట్టెల వాడకం:
  1. శతాబ్దాల పాటు గృహ, పారిశ్రామిక ఇంధనంగా ఉన్నా ఇప్పుడు బొగ్గు, LPG వంటివి దానిని భర్తీ చేశాయి. లభ్యత, తక్కువ ఖర్చు వల్ల గ్రామీణ ప్రాంతాల్లో ఇంకా వాడతారు. కానీ కట్టెల పొగ శ్వాసకోశ సమస్యలు కలిగిస్తుంది
  2. చెట్లు ఇచ్చే ఉపయోగకర పదార్థాలు పోతాయి
  3. చెట్లు నరకడం అటవీ నిర్మూలనకు (Deforestation) దారితీస్తుంది.
• CNG:
  1. వాహనాల్లో డీజిల్, పెట్రోల్ స్థానంలో CNG వాడకం పెరుగుతోంది
  2. CNG హానికర ఉత్పన్నాలను చాలా తక్కువగా ఇస్తుంది – శుభ్రమైన ఇంధనం (cleaner fuel).
• దీనిని కింద చిత్రం చూపుతుంది.

దహనం – జ్వాల అధ్యాయంలో నేర్చుకున్న ముఖ్యమైన వాక్యాలు, కీలక పదాలు ఇక్కడ ఒకేచోట ఇవ్వబడ్డాయి.

కీలక పదాలు (Keywords) ఆమ్ల వర్షం (Acid rain), కెలోరిఫిక్ విలువ (Calorific value), దహనం (Combustion), అటవీ నిర్మూలన (Deforestation), విస్ఫోటనం (Explosion), జ్వాల (Flame), అగ్నిమాపక యంత్రం (Fire extinguisher), ఇంధనం (Fuel), ఇంధన సామర్థ్యం (Fuel efficiency), భూతాపం (Global warming), ఆదర్శ ఇంధనం (Ideal fuel), జ్వలన ఉష్ణోగ్రత (Ignition temperature), మండే స్వభావం గల పదార్థాలు (Inflammable substances).

సారాంశ వాక్యాలు

• గాలిలో మండే పదార్థాలను దహనశీలులు అంటారు.
• దహనానికి (గాలిలోని) ఆక్సిజన్ అవసరం.
• దహనంలో వేడి, కాంతి వెలువడతాయి.
• జ్వలన ఉష్ణోగ్రత = పదార్థం అంటుకునే కనిష్ఠ ఉష్ణోగ్రత.
• మండే స్వభావం గల పదార్థాల జ్వలన ఉష్ణోగ్రత చాలా తక్కువ.
• మంట పుట్టడానికి అవసరమైన వాటిలో ఒకటి లేదా ఎక్కువ తొలగిస్తే మంటను అదుపు చేయవచ్చు.
• మంటను అదుపు చేయడానికి సాధారణంగా నీరు వాడతారు
• విద్యుత్ పరికరాలు, నూనెల మంటలకు నీరు పనికిరాదు.
• వేగవంతమైన దహనం, ఆకస్మిక దహనం, విస్ఫోటనం వంటి దహన రకాలు ఉన్నాయి.
• జ్వాలలో మూడు మండలాలు: చీకటి, ప్రకాశించే, కాంతిరహిత.
• ఆదర్శ ఇంధనం చవక, సులభంగా లభ్యం, సులభంగా మండేది, రవాణాకు సులభం, అధిక కెలోరిఫిక్ విలువ కలది, కాలుష్య వాయువులు/అవశేషాలు ఇవ్వనిది.
• ఇంధనాల సామర్థ్యం, ఖర్చు వేర్వేరు
• సామర్థ్యాన్ని కెలోరిఫిక్ విలువ (kJ/kg) తో చెబుతారు.
• మండని కార్బన్ కణాలు శ్వాసకోశ సమస్యలకు కారణం
• అసంపూర్ణ దహనం విషపు CO ఇస్తుంది
• CO₂ పెరుగుదల భూతాపానికి సంబంధం
• సల్ఫర్, నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లు ఆమ్ల వర్షానికి కారణం (పంటలు, భవనాలు, నేలకు హాని).

అధ్యాయం పరిచయ ప్రశ్నలు

• ఇంట్లో వాడే ఇంధనాలు:
  1. పిడకలు, కట్టెలు, బొగ్గు, బొగ్గు కర్ర
  2. వాహనాల్లో: పెట్రోల్, డీజిల్, CNG.
• కొవ్వొత్తి జ్వాలతో మండుతుంది
• బొగ్గు జ్వాల లేకుండా మండుతుంది.
• "ఆహారం మన శరీరానికి ఇంధనం" – శరీరంలో ఆహారం ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరిపి వేడిని ఇస్తుంది.

అధ్యాయం చివరి అభ్యాసాల్లోని ముఖ్య వాస్తవాలను, జవాబులను ఇక్కడ క్రోడీకరించారు.

• 1. దహన పరిస్థితులు:
  1. ఇంధనం ఉండాలి
  2. గాలి (ఆక్సిజన్) అందాలి
  3. ఇంధనం జ్వలన ఉష్ణోగ్రత వరకు వేడి కావాలి.
• 2. ఖాళీలు:
  1. (a) కట్టెలు, బొగ్గు మండటం వల్ల గాలి కాలుష్యం అవుతుంది
  2. (b) ఇళ్లలో వాడే ద్రవ ఇంధనం కిరోసిన్ (లేదా ద్రవీకృత LPG)
  3. (c) ఇంధనం మండడం మొదలయ్యే ముందు దాని జ్వలన ఉష్ణోగ్రత వరకు వేడి కావాలి
  4. (d) నూనె మంటను నీటితో అదుపు చేయలేం.
• 3. CNG వల్ల కాలుష్యం తగ్గడం:
  1. వాహనాల్లో పెట్రోల్, డీజిల్ బదులు CNG వాడితే హానికర ఉత్పన్నాలు (మండని కార్బన్ కణాలు, సల్ఫర్/నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లు మొదలైనవి) చాలా తక్కువగా వెలువడతాయి
  2. CNG శుభ్రమైన ఇంధనం.
• 4. LPG – కట్టెలు పోలిక:
  1. LPG కెలోరిఫిక్ విలువ 55000 kJ/kg
  2. కట్టెలది 17000–22000. LPG సులభంగా మండుతుంది, పొగ, బూడిద ఉండవు, కాలుష్యం తక్కువ, నియంత్రణ సులభం. కట్టెలు ఎక్కువ పొగ ఇస్తాయి (శ్వాసకోశ సమస్యలు), వాటి వల్ల అటవీ నిర్మూలన జరుగుతుంది, వేడి తక్కువ.
• 5. కారణాలు: (a) విద్యుత్ పరికరాలు మండితే నీరు వాడరు – నీరు విద్యుత్తును ప్రసరింపజేసి మంట ఆర్పే వారికి హాని చేస్తుంది. (b) LPG మంచి గృహ ఇంధనం – కాలుష్యం తక్కువ, ఎక్కువ కెలోరిఫిక్ విలువ. (c) అల్యూమినియం పైపుపై చుట్టిన కాగితం అంటుకోదు – లోహం వేడిని వేగంగా తీసుకెళ్లి కాగితాన్ని జ్వలన ఉష్ణోగ్రతకు చేరనివ్వదు (కాగితం కప్పులో నీరు ఉన్నట్టే).
• 6. కొవ్వొత్తి జ్వాల చిత్రం: లోపలి నల్ల మండలం (మండని ఆవిరి), మధ్య పసుపు మండలం (పాక్షిక దహనం), బయటి నీలం మండలం (పూర్తి దహనం, అత్యంత వేడి).
• 7. కెలోరిఫిక్ విలువ ప్రమాణం: kJ/kg.
• 8. CO₂ మంటను ఎలా అదుపు చేస్తుంది:
  1. ఆక్సిజన్ కంటే బరువు కావడంతో మంటను కప్పేసి ఇంధనం, ఆక్సిజన్ మధ్య సంపర్కాన్ని తెంచుతుంది
  2. సిలిండర్ నుంచి విడుదలై వ్యాకోచిస్తూ చల్లబడి ఇంధన ఉష్ణోగ్రతనూ తగ్గిస్తుంది.
• 9. పచ్చి ఆకులు – ఎండు ఆకులు:
  1. పచ్చి ఆకుల్లో నీరు ఉంటుంది
  2. వేడిలో కొంత నీటిని ఆవిరి చేయడానికే ఖర్చవుతుంది, కాబట్టి జ్వలన ఉష్ణోగ్రత చేరడం కష్టం. ఎండు ఆకుల్లో నీరు లేదు, సులభంగా అంటుకుంటాయి. [ఈ వివరణ పుస్తకం సూత్రాల (కాగితం కప్పులో నీరు) ఆధారంగా చేసిన తార్కికం.]
• 10. స్వర్ణకారులు: బయటి మండలం – అత్యంత వేడి కాబట్టి బంగారం, వెండి కరిగించడానికి వాడతారు.
• 11. లెక్క: 180000 ÷ 4.5 = 40000 kJ/kg.
• 12. తుప్పు పట్టడం దహనమా?:
  1. కాదు. తుప్పు (Rusting) అనేది ఇనుము గాలిలోని ఆక్సిజన్, తేమతో నెమ్మదిగా చర్య జరిపే నెమ్మది ఆక్సీకరణ
  2. ఇందులో జ్వాల లేదా మెరుపు రాదు, గుర్తించదగిన వేడి వెలువడదు. [ఈ జవాబు పుస్తకంలో ఇవ్వలేదు
  3. ప్రామాణిక శాస్త్ర వివరణ.]
• 13. నీరు త్వరగా వేడి ఎవరిది?:
  1. బీకరును జ్వాల బయటి భాగంలో ఉంచినవారిది
  2. ఎందుకంటే బయటి మండలం అత్యంత వేడి, వత్తి దగ్గర పసుపు భాగం తక్కువ వేడి.

విస్తరణ కార్యకలాపాలు

• వివిధ ఇంధనాల ధర కిలోకు ఎంత, రూపాయికి ఎన్ని kJ వస్తాయో సర్వే చేయడం.
• పాఠశాల, దుకాణాల్లో అగ్నిమాపక యంత్రాల సంఖ్య, రకం, స్థానం తెలుసుకోవడం.
• 100 ఇళ్లలో LPG, కిరోసిన్, కట్టెలు, పిడకలు వాడే కుటుంబాల శాతం తెలుసుకోవడం
• LPG వాడేవారి జాగ్రత్తలు అడగడం.
• అగ్నిమాపక యంత్ర నమూనా (Fig. 6.15):
  1. వంట సోడా నింపిన పళ్లెంలో పొట్టి, పొడవైన రెండు కొవ్వొత్తులు పెట్టి, పళ్లెం పెద్ద గిన్నె అడుగున ఉంచి వెలిగించి, వినెగర్ పోస్తే నురగతో చర్య జరిగి CO₂ ఏర్పడుతుంది
  2. కొవ్వొత్తులు ఆరిపోతాయి. [పుస్తకం క్రమాన్ని అడిగింది
  3. CO₂ గాలి కంటే బరువు కాబట్టి గిన్నె అడుగు నుంచి పైకి నిండుతూ పొట్టి కొవ్వొత్తి ముందు ఆరుతుంది అనేది తార్కిక జవాబు.] వినెగర్‌ను కొవ్వొత్తులపై పోయకూడదు.