燃焼限界について

質問

一般的に燃焼限界は空気中でのものを指すと思いますが、酸素中では燃焼限界は変わるのでしょうか？

私は酸素中でのメタンの燃焼限界を知りたいと思っています。

ご存知の方、よろしくお願いします。

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

手元に試料がありませんので荒っぽい推測をやってみます。
ＣＨ４＋２Ｏ２　→　ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ
ＣＨ４：Ｏ２＝１：２
これは過不足なく反応する割合です。空気中だと１：１０になります。
空気とメタンの混合気体で言うとメタンの割合は１／１１ですから９．１％です。でも燃えるのはこの割合でなくてもかまいません。この割合よりメタンが少し多くても少なくても燃えるのです。その範囲が燃焼限界です。必ず完全燃焼の反応式の割合を含みます。
理科年表でメタンの空気中での燃焼限界を調べると５．３～１４．０％となっています。
２つ考えました。
（１）酸素中でもこの比率と近いものが成り立つとします。
メタンと酸素の混合気体の場合はメタンの割合が１／３でしたから３３％です。３３×０．６＝１９．８、３３×１．５４＝５１
おおよそ２０～５０％になります。

（２）メタンの濃度の小さい方の限界、酸素の濃度の小さい方の限界の値が共通であるという考えも成り立ちます。
メタンの濃度が小さくなるとあるところで起こった反応による反応熱が次の反応を起こすための熱としてうまく伝わらなくなります。空気中で５．４％まで薄くなっても次の反応を起こすことが出来たのですから酸素中でもこの濃度で燃えるのではないかと考えることが出来ます。こう考えるとメタンの多い場合の限界１４．０％というのは酸素の濃度の少ない方の限界を表しているということになります。空気の割合が８６．０％、ですから酸素の割合が１７．２％です。
この２つを組み合わせるとメタンの割合が５．４以上、酸素の割合が１７．２％以上となります。酸素・メタンの混合気体であればメタンの割合が５．４～８２．８％が燃焼限界であるという事になります。

初めは（１）の方の考えで書き始めましたが（２）の方がいいのではと思えてきました。
おおよそ６～８０％ということでどうでしょうか。

あまり自信はありません。

お礼

ご丁寧な説明ありがとうございました。

私は何かの資料にデータとして載っているものだと思い、ずっと資料を探していたのですが、やはりないみたいですね。

論理的な説明で信憑性の高い結論だと思います。

急いでいたので大変助かりました。参考にさせていただきます。