§ 48. Огнеопасность и тушение пламени

Определения и обозначения

Горение — быстро протекающая химическая реакция вещества с окислителем, сопровождающаяся выделением теплоты и обычно света. Окислитель принимает участие в реакции и помогает веществу превращаться в новые продукты. Это определение позволяет отличить горение от простого нагревания.

Пламя — видимая область горения газообразных продуктов или паров вещества. Поэтому пламя чаще наблюдают над жидкостью или твёрдым телом, а не внутри самого вещества. По пламени можно заметить, что летучие продукты реакции нагрелись и светятся.

Температура воспламенения — наименьшая температура, при которой вещество загорается от источника огня. Она показывает, до какой степени нужно нагреть вещество или его пары для начала горения. Это понятие помогает оценивать, насколько опасно приближение огня к материалу.

Огнеопасность — способность вещества легко воспламеняться и поддерживать горение. На неё влияют свойства вещества, его температура воспламенения и условия окружающей среды. Знание огнеопасности нужно для безопасного хранения и выбора способа тушения.

Как это устроено

Для начала горения одновременно необходимы горючее вещество, окислитель и нагревание до температуры воспламенения. Если убрать хотя бы один компонент, реакция не начнётся или прекратится. Например, бумага без нагревания и доступа кислорода сама по себе не загорится.

При горении выделяется теплота, поэтому соседние участки вещества нагреваются и огонь распространяется. Новые участки достигают температуры воспламенения, начинают выделять пары и вступают в реакцию. Чем лучше передаётся тепло и чем больше доступ окислителя, тем быстрее может распространяться огонь.

Пламя возникает там, где горят пары или газы, поэтому жидкость и твёрдое вещество часто сначала испаряются или разлагаются. У спирта горят пары над поверхностью жидкости, а у дерева — горячие газообразные продукты его разложения. Сам материал при этом может тлеть или постепенно превращаться в новые вещества.

Тушение прекращает горение удалением горючего вещества или окислителя, охлаждением зоны горения либо изоляцией от воздуха. Вода отводит теплоту, крышка перекрывает доступ кислорода, а перекрытие газового крана убирает топливо. Достаточно нарушить хотя бы одно необходимое условие реакции.

Выбор средства тушения зависит от горящего вещества, потому что одно средство может усилить опасность. Вода растекает некоторые горящие жидкости, проводит ток и вступает в реакции с отдельными веществами. Поэтому для бензина применяют пену или порошок, для электрооборудования — подходящий огнетушитель после отключения напряжения.

Причины горения и способы тушения

В таблице сначала указаны условия, без которых горение невозможно, а затем способы нарушения этих условий. При выборе примера нужно определить, что именно горит и можно ли безопасно приблизиться к очагу. Ограничение в последнем столбце помогает не применять неподходящее средство.

Разбор задач

Задача 1. Условия горения

Назовите три условия, необходимые для возникновения и поддержания горения. Требуется не перечислить признаки пламени, а найти причины, без которых реакция не сможет начаться или продолжаться. Рассуждать удобно по схеме «что горит — с чем реагирует — почему нагревается».

1. Определяем первое условие: должно присутствовать горючее вещество, например бумага или пары спирта.
2. Находим участника химической реакции со стороны окружающей среды: нужен окислитель, обычно кислород воздуха.
3. Проверяем условие начала реакции: вещество или его пары должны нагреться до температуры воспламенения.

Ответ: горючее вещество, окислитель и нагревание до температуры воспламенения.

Задача 2. Как потушить пламя спирта

Объясните, почему пламя спирта накрывают крышкой или засыпают песком, а не тушат струёй воды. Нужно сравнить действие воды с действием способов, которые перекрывают доступ воздуха. При этом следует помнить, что горят главным образом пары спирта над жидкостью.

1. Крышка закрывает поверхность ёмкости, а песок покрывает очаг сверху.
2. Под накрытием к парам спирта поступает всё меньше воздуха, поэтому окислителя становится недостаточно.
3. Без постоянного притока кислорода горение прекращается, даже если часть спирта ещё остаётся горячей.
4. Струя воды может разбрызгать или разнести горящую жидкость по поверхности, увеличив площадь пожара.

Ответ: пламя спирта безопаснее изолировать от воздуха крышкой или песком; водой его не тушат, поскольку жидкость может растечься и распространить огонь.

Задача 3. Выбор способа тушения

Выберите способ тушения для горящей бумаги, пролившегося бензина и загоревшегося электроприбора. В каждом случае сначала определяем свойства горящего объекта, а затем проверяем, не усилит ли выбранное средство опасность. Нельзя забывать и о том, что электрический прибор может находиться под напряжением.

1. Для бумаги подходит вода: она смачивает материал и отводит теплоту, снижая температуру ниже температуры воспламенения.
2. Для бензина выбираем пену или порошок: они изолируют пары топлива от воздуха и не растаскивают жидкость по поверхности.
3. Для электроприбора сначала отключаем электричество, если это можно сделать без риска.
4. После отключения применяем подходящий огнетушитель, а воду не используем, потому что она может провести ток.

Ответ: бумагу тушат водой, бензин — пенным или порошковым огнетушителем, электроприбор — после отключения напряжения подходящим огнетушителем.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что для горения достаточно только горючего вещества. Так думают, потому что именно материал заметен в очаге, но без окислителя и нагревания реакция не поддерживается. Проверьте себя: назовите все три условия — горючее, окислитель и температуру воспламенения.

Ошибка — путать температуру воспламенения с температурой кипения или плавления. Воспламенение связано с началом горения, а кипение и плавление — с изменением агрегатного состояния. Для проверки спросите себя, идёт ли речь о химической реакции или только о переходе вещества в другое состояние.

Ошибка — тушить водой горящие жидкости, электроприборы или вещества, реагирующие с водой. Вода может разнести топливо, провести ток или вызвать опасную реакцию. Перед применением проверьте вид горючего и отключите электричество, если это безопасно.

Ошибка — подходить к пожару слишком близко и пытаться тушить его без оценки размера очага. Причиной бывает желание быстро справиться с огнём, но дым, высокая температура и внезапное распространение пламени опасны. Если очаг велик или путь к выходу перекрыт, отойдите, предупредите людей и вызовите пожарную службу.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны признаки химических реакций, представления об окислении, роли кислорода в воздухе и агрегатных состояниях веществ. Эти знания объясняют, почему при горении появляются новые продукты, тепло и свет, а также почему жидкости и твёрдые тела часто горят через пары.

Тема связана с окислительно-восстановительными реакциями и тепловым эффектом реакций. Она также помогает соблюдать правила безопасной работы в лаборатории: распознавать опасные вещества, правильно нагревать их и выбирать средство тушения.

Знания применяются в быту при обращении с бензином, газовыми приборами и электроприборами. Понимание принципов огнетушителя, песка и изоляции от воздуха помогает действовать быстрее и безопаснее при небольшом возгорании.

Что запомнить

• Горение — химическая реакция с выделением теплоты и обычно света.
• Для горения нужны горючее вещество, окислитель и нагревание до температуры воспламенения.
• Пламя связано с горением паров и газообразных продуктов.
• Тушение прекращает хотя бы одно из условий горения.
• Основные способы тушения — охлаждение, изоляция от воздуха и удаление горючего вещества.
• Вода подходит не для всех видов пожара.
• При пожаре прежде всего нужно обеспечить безопасность людей и вызвать пожарную службу.