При выплавке литейных сплавов используются твердые, жидкие и газообразные виды топлива. При всем многообразии составов топлива данных видов основными горючими составляющими их являются углерод, водород и углеводороды. Рассмотрим закономерности процессов горения горючих составляющих топлива.
Горение углерода. Взаимодействие углерода топлива с кислородом в плавильных печах может происходить по одной из следующих реакций:
реакция полного горения
реакция неполного горения
реакция догорания моноксида углерода
Кроме того, может происходить окисление углерода углекислым газом (так называемая реакция газификации углерода).
Приведенные данные показывают, что процессы взаимодействия углерода с окислителем могут протекать самопроизвольно как с выделением тепла, так и с его поглощением. Термодинамический анализ реакций, описывающих эти процессы, позволяет выявить движущие силы этих реакций и условия их протекания.
Известно, что самопроизвольное протекание реакции возможно при условии, если изменение энергии Гиббса в результате реакции имеет отрицательное значение. Это изменение в свою очередь определяется уравнением Гиббса.
Напомним, что в термохимии тепловой эффект реакции считается положительным, если в результате реакции теплота выделяется, тогда как в химической термодинамике изменение энтальпии в этом случае считается отрицательным.