مهندسة
هندسة الحاسبات, جامعة تشرين

التفكك الحراري، هو عبارة عن عملية تفكك كيميائية للمواد العضوية والمواد النقية، بالإضافة للخلائط، وذلك عند تعرض هذه المواد إلى درجات حرارة عالية، وهي معروفة أيضًا باسم العلاج الحراري أو الإنحلال الحراري، حيث تتفكك الروابط الكيميائية في المواد نتيجة استقرارها الحراري المحدود، مما يؤدي إلى تفككها حراريًا، وتشكيل جزئيات جديدة باستخدام الحرارة المطبقة.

وللإنحلال الحراري أهمية كبيرة في الصناعات بسبب المواد التي تنتج عنه، والتي تكون غالبًا أفضل بكثير من المواد الإبتدائية، حيث يستخرج من التفكك مواد معالجة حراريًا، كالفحم والنباتات الحيوية أو غازات سائلة غير قابلة للتكثيف مثل” H2,CH4, CO,CO2,N ”

وتحدث عملية التفكك الحراري عند تسخين المادة، حيث تنتقل من درجة الحرارة المحيطة إلى درجة حرارة محددة، وغالبًا تزيد الحرارة عن 430 درجة مئوية ( 800 درجة فهرنايت)، بالإضافة لوجود الضغط، وتبقى المادة داخل وحدة الانحلال، ثم تُنقل بعد إنتهاء العملية.

وتختلف الحرارة باختلاف المواد، ويعتبر التحلل الحراري مثالًا على رد فعل الحرارة المطبقة على المادة، حيث يكتسب رد الفعل الطاقة الحرارية من المناطق المحيطة، كما يغير التفكك الحراري في الوقت ذاته الخصائص الفيزيائية، والتكوين الكيميائي، حيث لا يوجد عودة عن عملية الإنحلال، ويعود أصل كلمة الإنحلال الحراري، إلى كلمة يونانية تعنى النار.

ومن الأمثلة عن التفكك الحراري عند تعرض كربونات النحاس للتسخين، يؤدي ذلك لإنتاج أكسيد النحاس، بالإضافة لغاز ثاني أكسيد الكربون، مع العلم أن لون كربونات النحاس أخضر، أما لون أكسيد النحاس هو الأسود، وحصل ذلك التغير الفيزيائي نتيجة التفكك الحراري على الكربونات أثناء التفاعل، ويكشف عن غاز ثاني أكسيد الكربون باستخدام ماء الجير الرائق، وذلك وفق المعادلة التالية:

CuCO3 → CuO + CO2

تتحلل كربونات الكالسيوم بسبب التعرض للحرارة إلى أكسيد الكالسيوم، وثاني أكسيد الكربون، وذلك وفق المعادلة التالية:

CaCO3 → CaO + CO2

وتعد أكثر استخدامات التفكك الحراري هي تحويل المواد عضوية إلى مواد صلبة، حيث تحوي هذه المواد على الرماد والكربون، بالإضافة لاستخدامه في  السوائل والغازات، حيث تسمى هذه العملية بالتحلل الحراري، والتي ينتج عنها فقط الكربون بعملية الكربنة، علمًا أن عمليات التفاعل المائي والاحتراق لا تعتبر من عمليات التفكك الحراري، حيث لا يحدث الانحلال الحراري مع الماء أو الأوكسجين، ولكن من الصعب تحقيق بيئة خالية من الأوكسجين، مما يؤدي لحدوث كمية صغيرة من الأكسدة  في أي عملية تفكك حرارية. ويوجد ثلاثة أنواع من تفاعلات التفكك الحرارية، وهي متمايزة عن بعضها بالإعتماد على الزمن والمعالجة الحرارية، بالإضافة لدرجة حرارة المادة، وتجلت هذه التفاعلات فيما يلي:

  • عملية التفكك الحرارية البطيئة: حيث يحدث هذا التفكك ببطء شديد نتيجة الوقت الطويل لتفكك المادة الصلبة أو الغاز، وتبلغ درجة الحرارة في هذه العملية حوالي 500 درجة مئوية، كما تأخذ الغازات خمس ثواني للتفكك.
  • عملية الوميض الحراري: وتحدث في معادلات التسخين السريعة، ودرجات الحرارة المعتدلة، وتتراوح بين 400 و600 درجة مئوية، وتنتج كمية صغيرة من الغازات، مقارنةً مع عملية التفكك الحراري البطئ.
  • عملية التفكك الحرارية السريعة: وتستخدم هذه الطريقة في إنتاج النفط الحيوي والغاز، حيث تسخن الكتلة إلى درجات حرارة من 650 إلى 1000 درجة مئوية.

كما تتميز التفككات الحرارية ببعض الفوائد المهمة التي تتجلى في ما يلي:

  • بسيطة وغير مكلفة في علاج كمية كبيرة من المواد الخام.
  • يقلل الانحلال الحراري من النفايات التي تتكدس في مدافن القمامة، حيث يلعب دورًا مهمًا في التقليل من التلوث.
  • التقليل من انبعاثات الغازات في الاحتباس الحراري.

أكمل القراءة

216 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو التفكك الحراري"؟