Fuga tèrmica
La fuga tèrmica o embalamiento tèrmic ocorre en situacions en les que un aument de la temperatura canvia les condicions d'una manera que causa un aument adicional de la temperatura, lo que a sovint conduïx a un resultat destructiu. És un tipo de retroalimentación positiva no controlada.
En atres paraules, el "embalamiento tèrmic" descriu un procés que s'accelera en aumentar la temperatura, lliberant a la seua volta energia que aumenta encara més la temperatura. En química (i ingenieria química), s'associa en reaccions fortament exotèrmiques que s'acceleren per l'aument de la temperatura. En ingenieria elèctrica, l'escape tèrmic s'associa típicament en un aument del fluix de corrent i el malbarat d'energia, encara que les reaccions químiques exotèrmiques també poden ser d'interés ací. La fuga tèrmica pot ocórrer en l'ingenieria civil, especialment quan no es controla la calor lliberada per grans cantitats de concret de curat.(cita requerida) En astrofísica, les reaccions de fusió nuclear descontroladas en les estreles poden dur a explosions de nova i varis tipos de supernovas, i també ocorren com un event menys dramàtic en l'evolució normal de les estreles de massa solar, el "flash d'heli".
També existix la preocupació sobre el calfament global de que un aument promig mundial de 3 a 4 graus Celsius per damunt de la llínea de base preindustrial podria dur a un aumente adicional no controlat de les temperatures de la superfície. Per eixemple, les emissions de metà, un gas d'efecte hivernàcul més potent que el CO2, dels chapullés, el permafrost de fusió i els depòsits de clatrato del llit marí en el marge continental podrien estar subjectes a comentaris positius.[1][2]
Ingenieria química
[editar | editar còdic]La fuga tèrmica també es coneix com a explosió tèrmica en ingenieria química o reacció fugitiva en química orgànica. És un procés per mig del qual una reacció exotèrmica s'ix de control: la velocitat de reacció aumenta per un aument de la temperatura, lo que provoca un aument adicional de la temperatura i, per lo tant, un aument ràpit adicional de la velocitat de reacció. Açò ha contribuït als accidents químics industrials, especialment el desastre de Texas City en 1947 pel sobrecalentamiento del nitrat d'amoni en el celler d'un barco i l'explosió de zoaleno en 1976, en un lloc més sec, en King's Lynn.[3] La teoria de Frank-Kamenetskii proporciona un model analític simplificat per a l'explosió tèrmica. La ramificació de la cadena és un mecanisme de retroalimentación positiva adicional que també pot fer que la temperatura es dispare pel ràpit aument de la velocitat de reacció.
Les reaccions químiques són endotèrmiques o exotèrmiques, com ho expressa el seu canvi en l'entalpia. Moltes reaccions són altament exotèrmiques, per lo que molts processos a escala industrial i de refineria de petròleu tenen algun nivell de risc de fuga tèrmica. Estos inclouen hidrocraqueo, hidrogenació, alquilación (SN2), oxidació, metalación i substitució aromàtica nucleófila. Per eixemple, l'oxidació de ciclohexano en ciclohexanol i ciclohexanona i ortoxileno en anhídrit ftálico ha donat lloc a explosions catastròfiques quan el control de la reacció va fallar.
La fuga tèrmica pot ser el resultat de reaccions secundàries exotèrmiques indeseadas que comencen a temperatures més altes, després d'un sobrecalentamiento accidental inicial de la mescla de reacció. Este escenari es va produir despuix del desastre de Seveso, a on l'escape tèrmic va calfar una reacció a temperatures tals que, ademés del 2,4,5-triclorofenol desijat, també es va produir 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina venenosa, i va ser ventilat en el mig ambient despuix de la ruptura del disc de ruptura del reactor[4]
La fuga tèrmica és a sovint causada per la falla del sistema de refredat del recipient del reactor. La falla de la mezcladora pot resultar en un calfament localisat, lo que inicia l'escape tèrmic. De manera similar, en els reactors de fluix, la mescla insuficient localisada fa que es formen punts calents, en a on ocorren condicions de fuga tèrmica, lo que causa explosions violentes dels continguts del reactor i catalisadors. L'instalació incorrecta de components de l'equip també és una causa comuna. Moltes instalacions de producció de productes químics estan dissenyades en ventilació d'emergència d'alt volum, una mida per a llimitar l'alcanç de les lesions i els danys a la propietat quan ocorren tals accidents.
A gran escala, no és segur "carregar tots els reactius i mesclar", com es fa a escala de laboratori. Açò es deu a que la cantitat de reacció s'escala en la gaveta del tamany del recipient (V ∝ r³), pero l'àrea de transferència de calor s'escala en el quadrat del tamany (A ∝ r²), de modo que la producció de calor a l'àrea relació d'escala en el tamany (V / A ∝ r). En conseqüència, les reaccions que fàcilment es gelen lo suficientment ràpit en el laboratori poden autocalentarse perillosament a escala de tonellada. En 2007, este tipo de procediment erròneu va causar una explosió d'un reactor de 2,400 galons (9,100 L) de EE. UU. Usat per a metalate metilciclopentadieno en sodi metàlic, causant la pèrdua de quatre vides i parts del reactor llançades a una distància de 400 metros (400 m).[5][6] Per lo tant, les reaccions a escala industrial propenses a la fuga tèrmica es controlen preferiblement per mig de l'adició d'un reactiu a una velocitat corresponent a la capacitat de refredat disponible
Algunes reaccions de laboratori deuen realisar-se en refredat extrem, ya que són molt propenses a fugues tèrmiques perilloses. Per eixemple, en l'oxidació de Swern, la formació de clorur de sulfonio deu realisar-se en un sistema gelat (–30 °C), ya que a temperatura ambiente, la reacció experimenta fugues tèrmiques explosives..[6]
El Fòrum de Riscs de Reacció Química del Regne Unit[7] publica anàlisis d'accidents químics no informats prèviament per a ajudar a l'educació de la comunitat científica i d'ingenieria, en l'objectiu de previndre que ocórreguen situacions similars en atres llocs. Casi 150 d'estos informes estan disponibles per a vore a partir de giner de 2009.
Calfament per microones
[editar | editar còdic]Les microones s'utilisen per a calfar diversos materials en la cuina i diversos processos industrials. La velocitat de calfament del material depén de l'absorció d'energia, que depén de la constant dielèctrica del material. La dependència de la constant dielèctrica de la temperatura varia per a diferents materials; Alguns materials mostren un aument significatiu en l'aument de la temperatura. Este comportament, quan el material s'expon a les microones, conduïx a un sobrecalentamiento local selectiu, ya que les àrees més càlides poden acceptar més energia que les àrees més fredes, potencialment perilloses, especialment per als aïllants tèrmics, a on l'intercanvi de calor entre els punts calents i El restant del material és llent. Estos materials són cridats materials tèrmics fòra de control. Este fenomen es produïx en algunes ceràmiques.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Clark, P.U. (December 2008). «Executive Summary», Abrupt Climate Change. A Report by the U.S. Climate Change Science Program and the Subcommittee on Global Change Research, Reston, Virginia, USA: U.S. Geological Survey.
- ↑ IMPACTOS: En el Llindar de Canvis de Clima Repentí, Lawrence Berkeley Laboratori Nacional Centre Noticioso, 17 setembre 2008
- ↑ «The explosion at the Dow chemical factory, King's Lynn 27 June 1976». Health & Safety Executive. Archivat des d'el original, el 10 de giner de 2018. Consultat el 9 de giner de 2018.
- ↑ Kletz, Trevor A. (2001). Learning from Accidents, 3rd edició, Oxford U.K.: Gulf Professional, pp. 103–9. ISBN 978-0-7506-4883-7.
- ↑ Lowe. «175 Claves. And Then the Catastrophe». Corante. Archivat des d'el original, el 20 de març de 2015. Consultat el 16 d'abril de 2016.
- ↑ 6,0 6,1 Lowe. «How Not To Do It: Diazomethane». Science Translational Magazine. American Association for the Advancement of Science. Consultat el 16 d'abril de 2016.
- ↑ «Regne Unit Reacció Química Hazards Fòrum». Archivat des d'el original, el 26 de febrer de 2019. Consultat el 12 de setembre de 2019.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Fuga térmica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.