ईंधन और दहन: प्रकार, कैलोरी मान तथा ज्वाला

सही उत्तर B, स्वतः है। स्वतः दहन में पदार्थ बाहर से कोई ज्वाला पास लाए बिना स्वयं आग पकड़ लेता है। ऐसा तब होता है जब वायु में पदार्थ के मंद ऑक्सीकरण से उतनी ऊष्मा निकलती है जो उसके अपने ज्वलन ताप तक पहुंचने के लिए आवश्यक ऊष्मा से अधिक हो, इसलिए ऊष्मा एकत्र होती जाती है और अंत में पदार्थ भड़क उठता है। श्वेत फॉस्फोरस इसका मानक प्रयोगशाला उदाहरण है, और कोयले की धूल के ढेर, तेल सने कपड़े तथा नम घास के ढेर भी इसी प्रकार आग पकड़ते हैं। A, द्रुत दहन, गलत है क्योंकि उसमें ईंधन किसी बाहरी स्रोत से प्रज्वलित होने के बाद ही तेजी से जलता है, जैसे माचिस दिखाने पर रसोई गैस। C, पूर्ण दहन, जलने के ढंग को नहीं, उसकी गुणवत्ता को बताता है: पर्याप्त ऑक्सीजन के कारण ईंधन का कार्बन पूरी तरह कार्बन डाइऑक्साइड बन जाता है। D, विस्फोटक दहन, गलत है क्योंकि उसमें अभिक्रिया इतनी तेज होती है कि क्षण भर में गैस, ऊष्मा, प्रकाश और ध्वनि उत्पन्न होती है, जैसे पटाखे में।

सही उत्तर A, घी है। कैलोरी मान किसी पदार्थ के एक ग्राम के पूर्ण दहन पर निकली ऊष्मा है, और दिए गए चार भोज्य पदार्थों में सर्वाधिक घी का है, क्योंकि वह लगभग पूरी तरह वसा है। वसा से प्रति ग्राम लगभग नौ किलोकैलोरी मिलती है, जो कार्बोहाइड्रेट तथा प्रोटीन से मिलने वाली ऊर्जा की दोगुनी से भी अधिक है, क्योंकि वसा का कार्बन तथा हाइड्रोजन आरंभ में बहुत कम ऑक्सीकृत होता है और इसलिए ऑक्सीकरण पर अधिक ऊर्जा देता है। B, मक्का, और C, चावल, गलत हैं क्योंकि दोनों मुख्यतः स्टार्च अर्थात कार्बोहाइड्रेट हैं, जिससे प्रति ग्राम लगभग चार किलोकैलोरी मिलती है। D, मांस, गलत है क्योंकि वह मुख्यतः प्रोटीन और जल है; प्रोटीन से भी लगभग चार किलोकैलोरी मिलती है और मांस में उपस्थित जल से कोई ऊर्जा नहीं मिलती। इसी तर्क से तेल तथा मक्खन को ऊर्जा-घन आहार कहा जाता है।

सही उत्तर C, बाह्यतम नीला अदीप्त क्षेत्र है। इस क्षेत्र में वायु की आपूर्ति पर कोई रोक नहीं होती, इसलिए दहन पूर्ण होता है और ईंधन का सारा कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड में बदल जाता है, जिससे अधिकतम ऊष्मा निकलती है। यह प्रकाश बहुत कम देता है और हल्का नीला दिखता है, इसी कारण इसे अदीप्त क्षेत्र कहा जाता है, और सुनार फूंकनी से ज्वाला का यही भाग सोने या चांदी पर डालकर उसे पिघलाता है। A गलत है क्योंकि बत्ती के चारों ओर का अंतरतम काला क्षेत्र अनजली वाष्पित मोम रखता है और उसे ऑक्सीजन सबसे कम मिलती है, इसलिए वही ज्वाला का सबसे ठंडा भाग है। B गलत है क्योंकि मध्य पीला क्षेत्र केवल अपूर्ण दहन दिखाता है, जहां चमकते अनजले कार्बन कण ज्वाला को प्रकाश देते हैं, परंतु सर्वाधिक ऊष्मा नहीं। D गलत है क्योंकि तीनों क्षेत्र ताप तथा संघटन में स्पष्ट रूप से भिन्न हैं।

सही उत्तर A, हाइड्रोजन है। इसका कैलोरी मान लगभग 150 किलोजूल प्रति ग्राम है, जो किसी भी ज्ञात ईंधन से अधिक और पेट्रोल का लगभग तीन गुना है, और इसके दहन का एकमात्र उत्पाद जलवाष्प है, जिससे यह स्वच्छ ईंधन भी बनता है। इसी कारण हाइड्रोजन को भविष्य का ईंधन कहा जाता है, यद्यपि उसका उत्पादन महंगा है और भंडारण तथा परिवहन कठिन है, क्योंकि वह बहुत हल्की गैस है जिसे अत्यधिक दबाव या बहुत कम ताप पर रखना पड़ता है। B गलत है क्योंकि द्रवित पेट्रोलियम गैस, जो ब्यूटेन तथा प्रोपेन का मिश्रण है, लगभग 55 किलोजूल प्रति ग्राम देती है। C गलत है क्योंकि पेट्रोल लगभग 45 किलोजूल प्रति ग्राम देता है, जो केरोसिन तथा डीजल के समान श्रेणी है। D गलत है क्योंकि कोयला श्रेणी के अनुसार केवल 25 से 33 किलोजूल प्रति ग्राम देता है और राख तथा धुआं भी छोड़ता है।

सही उत्तर B, ब्यूटेन और प्रोपेन है। द्रवित पेट्रोलियम गैस पेट्रोलियम के परिष्करण तथा प्राकृतिक गैस के प्रसंस्करण से प्राप्त होती है और मुख्यतः ब्यूटेन तथा प्रोपेन का मिश्रण है, जो साधारण ताप पर मध्यम दबाव से द्रवित हो जाते हैं और इसीलिए सिलेंडर में भरे जा सकते हैं। गैस में अपनी कोई गंध नहीं होती, इसलिए रिसाव की पहचान के लिए उसमें तीव्र गंध वाला एथिल मरकैप्टन मिलाया जाता है। A गलत है क्योंकि कुछ एथेन के साथ मेथेन प्राकृतिक गैस का संघटन है, जो संपीडित प्राकृतिक गैस या पाइपलाइन से दी जाती है, सिलेंडर गैस का नहीं। C गलत है क्योंकि कार्बन मोनोऑक्साइड तथा हाइड्रोजन का मिश्रण जल गैस है, जो औद्योगिक ईंधन है। D गलत है क्योंकि एथिलीन तथा एसिटिलीन औद्योगिक गैसें हैं, और एसिटिलीन अपनी अत्यंत गर्म ज्वाला के कारण ऑक्सीजन के साथ वेल्डिंग में प्रयोग होती है।

सही उत्तर D, एंथ्रासाइट है। कोयला वनस्पति पदार्थ के धीमे दबाव तथा दफन से बनता है, और यह प्रक्रिया जितनी लंबी और गहरी चलती है उतनी ही नमी तथा वाष्पशील पदार्थ निकल जाते हैं और पीछे कार्बन बचता है। एंथ्रासाइट अंतिम और सबसे कठोर अवस्था है, जिसमें कार्बन सर्वाधिक और कैलोरी मान सबसे ऊंचा होता है, और जो छोटी नीली ज्वाला के साथ लगभग धुआं रहित जलता है, इसलिए यह सर्वोत्तम श्रेणी का कोयला है। A गलत है क्योंकि पीट पहली अवस्था है, जिसमें नमी बहुत अधिक और कार्बन सबसे कम होता है। B गलत है क्योंकि लिग्नाइट अर्थात भूरा कोयला अगली अवस्था है, जो मुलायम और अब भी नम है। C गलत है क्योंकि बिटुमिनस कोयला, जो सबसे आम है और धातुकर्म के लिए कोक बनाने में काम आता है, लिग्नाइट तथा एंथ्रासाइट के बीच आता है। बढ़ता क्रम याद रखें: पीट, लिग्नाइट, बिटुमिनस, एंथ्रासाइट।

सही उत्तर B, तेल जल पर तैरता है और आग और फैल जाती है है। पेट्रोल तथा केरोसिन जल से हल्के हैं और उसमें मिलते नहीं, इसलिए तेल की आग पर डाला गया जल जलती परत के नीचे चला जाता है और उसे बाहर की ओर फैला देता है, जिससे आग बुझने के बजाय बढ़ जाती है। ऐसी आग कार्बन डाइऑक्साइड, फोम या शुष्क रासायनिक चूर्ण से दबाई जाती है, जो ऑक्सीजन की आपूर्ति काट देते हैं। A गलत है क्योंकि ज्वलन ताप पदार्थ का निश्चित गुण है और कोई अग्निशामक उसे बदल नहीं सकता; जल साधारण आग पर ईंधन का ताप उस निश्चित मान से नीचे लाकर काम करता है। C गलत है क्योंकि जल पेट्रोलियम ईंधनों से कोई रासायनिक अभिक्रिया नहीं करता; ऐसा व्यवहार सोडियम जैसी धातुओं तथा जलते मैग्नीशियम का है। D गलत है क्योंकि जल बहुत ऊष्मा सोखता है, क्योंकि उसकी विशिष्ट ऊष्मा तथा वाष्पन की गुप्त ऊष्मा अधिक है।

सही उत्तर C, यह वायु से भारी है, आग को ढक लेती है और ऑक्सीजन की आपूर्ति काट देती है है। कार्बन डाइऑक्साइड वायु से लगभग डेढ़ गुना घनी है, इसलिए छोड़ने पर वह जलते पदार्थ पर चादर बना लेती है और उसे वायुमंडलीय ऑक्सीजन से अलग कर देती है, अर्थात अग्नि त्रिभुज की एक भुजा हटा देती है। वह विद्युत की कुचालक है और कोई अवशेष नहीं छोड़ती, इसलिए जल की तरह न उपकरण बिगाड़ती है और न प्रयोगकर्ता को झटका देती है। सिलेंडर से निकलते समय उसका अचानक प्रसार ईंधन को ठंडा भी करता है। A गलत है क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड वायु से भारी है, हल्की नहीं; हल्की गैस उड़ जाती और बेकार होती। B गलत है क्योंकि यह साधारण ईंधनों से अभिक्रिया नहीं करती, बल्कि भौतिक रूप से ऑक्सीजन रोककर काम करती है। D गलत है क्योंकि ज्वलन ताप निश्चित गुण है।

सही उत्तर C, ज्वलन ताप है। यह वह न्यूनतम ताप है जिस तक किसी दहनशील पदार्थ को गर्म करना आवश्यक है जिससे वह जलने लगे, और यह उस पदार्थ का निश्चित गुण है; जिन पदार्थों का ज्वलन ताप बहुत कम होता है, जैसे पेट्रोल, एल्कोहल तथा द्रवित पेट्रोलियम गैस, उन्हें ज्वलनशील पदार्थ कहा जाता है और सावधानी से रखा जाता है। A गलत है क्योंकि क्वथनांक वह ताप है जिस पर द्रव किसी दिए गए दबाव पर वाष्प बनता है, और इसका आग पकड़ने से कोई संबंध नहीं। B, फ्लैश बिंदु, सबसे निकट का भ्रामक विकल्प है और संबंधित परंतु भिन्न धारणा है: यह वह न्यूनतम ताप है जिस पर द्रव ईंधन के ऊपर की वाष्प ज्वाला पास लाने पर क्षणिक लपट देती है, जबकि द्रव स्वयं जलता नहीं रहता। D गलत है क्योंकि कैलोरी मान ईंधन की इकाई मात्रा के जलने पर निकली ऊष्मा है, जो ऊर्जा का माप है, ताप का नहीं।

सही उत्तर B, कार्बन मोनोऑक्साइड है। जब ऑक्सीजन की आपूर्ति कम पड़ती है तो ईंधन का कार्बन केवल आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होता है और कार्बन डाइऑक्साइड के स्थान पर कार्बन मोनोऑक्साइड बनती है। कार्बन मोनोऑक्साइड रंगहीन तथा गंधहीन है, इसलिए कोई चेतावनी नहीं देती, और वह रक्त के हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन की तुलना में कहीं अधिक मजबूती से जुड़कर कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन बनाती है तथा ऊतकों को ऑक्सीजन से वंचित कर देती है; इसी कारण बंद कमरे में अंगीठी जलाकर सोने वालों की मृत्यु हो जाती है। A गलत है क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड पूर्ण दहन का उत्पाद है; वह हरितगृह गैस है और बहुत अधिक मात्रा में दम घोट सकती है, परंतु यहां अभिप्रेत विष वह नहीं है। C गलत है क्योंकि सल्फर डाइऑक्साइड कोयले तथा पेट्रोलियम के सल्फर से बनती है और अम्ल वर्षा का कारण है। D गलत है क्योंकि नाइट्रोजन के ऑक्साइड इंजनों के उच्च ताप पर बनते हैं।

सही उत्तर A, कोलतार और कोल गैस है। भंजक आसवन का अर्थ है कोयले को वायु की अनुपस्थिति में तेजी से गर्म करना, जिससे वह जलने के बजाय विघटित हो जाता है। पीछे बचा ठोस कोक है, जो लगभग शुद्ध कार्बन है और लोहे तथा अन्य धातुओं के निष्कर्षण में अपचायक के रूप में तथा धुआं रहित ईंधन के रूप में काम आता है। संघनित होने वाला द्रव कोलतार है, जो लगभग दो सौ पदार्थों का काला मिश्रण है और जिससे रंजक, औषधि, विस्फोटक, प्लास्टिक तथा नेफ्थलीन बनते हैं। निकलने वाली गैस कोल गैस है, जो एक समय सड़क की रोशनी के लिए पाइप से भेजी जाती थी। B गलत है क्योंकि पेट्रोल तथा डीजल पेट्रोलियम के प्रभाजी आसवन से मिलते हैं। C गलत है क्योंकि प्रोड्यूसर गैस गर्म कोक पर वायु प्रवाहित करके और बायोगैस गोबर तथा कचरे के अवायवीय पाचन से बनती है। D गलत है क्योंकि बिटुमेन तथा पैराफिन मोम पेट्रोलियम परिष्करण के भारी प्रभाज हैं।

सही उत्तर C, उसका ज्वलन ताप बहुत कम हो है। अच्छे ईंधन का ज्वलन ताप मध्यम होना चाहिए, बहुत कम नहीं। जो ईंधन बहुत कम ताप पर आग पकड़ लेता है वह ज्वलनशील पदार्थ है और उसका भंडारण, परिवहन तथा रख-रखाव खतरनाक होता है, क्योंकि छोटी चिंगारी या गर्म दिन भी उसे जला सकता है; पेट्रोल उपयोगी है, परंतु इसी कारण उसे बंद पात्रों में कड़ी सावधानी से रखा जाता है। A उत्तर के रूप में गलत है क्योंकि ऊंचा कैलोरी मान निश्चित रूप से वांछनीय है, क्योंकि उतनी ही मात्रा से अधिक ऊष्मा मिलती है। B उत्तर के रूप में गलत है क्योंकि राख की कम मात्रा भी वांछनीय है, क्योंकि राख बेकार अवशेष है जिसे हटाना पड़ता है और जो प्रभावी ऊष्मा घटाती है। D उत्तर के रूप में गलत है क्योंकि सस्ता तथा सुलभ होना अच्छे ईंधन की मानक शर्त है।