Пожар

редактировать
Быстрое окисление материала

Дровяной пожар на открытом воздухе Файл : Feu-de-paille-couverture.ogv Воспроизвести медиа Возгорание и тушение кучи стружка Файл: MOD14A1 M FIRE.ogv Воспроизвести мультимедиа На картах пожаров ежемесячно показаны местоположения активно горящих пожаров по всему миру, основанные на наблюдениях спектрорадиометра среднего разрешения (MODIS) на спутнике НАСА Terra. Цвета основаны на подсчете количества (а не размера) пожаров, наблюдаемых на территории площадью 1000 квадратных километров. Белые пиксели показывают верхний предел подсчета - до 100 пожаров на территории площадью 1000 квадратных километров в день. Желтые пиксели показывают до 10 возгораний, оранжевые показывают до пяти возгораний, а красные области - только одно возгорание в день.

Пожар - это быстрое окисление материала в экзотермический химический процесс горения, выделяющий тепло, свет и различные продукты реакции . Огонь горячий, потому что преобразование слабой двойной связи в молекулярном кислороде, O 2, в более сильные связи в продуктах сгорания диоксид углерода и вода выделяет энергию (418 кДж на 32 г O 2); энергии связи топлива играют здесь лишь второстепенную роль. В определенный момент реакции горения, называемый точкой воспламенения, возникает пламя. Пламя - это видимая часть огня. Пламя состоит в основном из углекислого газа, водяного пара, кислорода и азота. Если газы достаточно горячие, они могут ионизироваться с образованием плазмы. В зависимости от горящих веществ и примесей снаружи цвет пламени и интенсивность пламени будут разными.

Пожар в его наиболее распространенной форме может привести к пожару, который может причинить физический ущерб через горение. Пожар - важный процесс, влияющий на экологические системы по всему миру. Положительные эффекты огня включают стимулирование роста и поддержание различных экологических систем. Его негативные последствия включают опасность для жизни и имущества, загрязнение атмосферы и загрязнение воды. Если пожар уничтожает защитную растительность, сильные дожди могут привести к увеличению эрозии почвы водой. Кроме того, когда растительность сжигается, содержащийся в ней азот выбрасывается в атмосферу, в отличие от таких элементов, как калий и фосфор, которые остаются в золе. и быстро перерабатываются в почву. Эта потеря азота, вызванная пожаром, приводит к долгосрочному снижению плодородия почвы, но эта плодовитость потенциально может быть восстановлена, поскольку молекулярный азот в атмосфере «фиксирован » и преобразован в аммиак природными явлениями, такими как молния и бобовыми растениями, которые «связывают азот», такими как клевер, горох и зеленые бобы.

Огонь использовался людьми в ритуалах, в сельском хозяйстве для расчистки земель, для приготовления пищи, выработки тепла и света, для сигнализации, движения, плавки, ковка, сжигание отходов, кремация и как оружие или способ уничтожения.

Содержание

  • 1 Физические свойства
    • 1.1 Химический состав
    • 1.2 Пламя
      • 1.2.1 Типичные адиабатические температуры
  • 2 Экология пожара
  • 3 Летопись окаменелостей
  • 4 Контроль человека
    • 4.1 Использование в качестве топлива
  • 5 Защита и предотвращение
  • 6 Восстановление
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
    • 8.1 Примечания
    • 8.2 Ссылки
    • 8.3 Источники
  • 9 Внешние ссылки

Физические свойства

Химия

Пожар тетраэдр

Пожары возникают, когда горючий или горючий материал в сочетании с достаточным количеством окислителя, например газообразный кислород или другое богатое кислородом соединение (хотя существуют не кислородные окислители), подвергается воздействию источника тепла или температуры окружающей среды выше точки вспышки для смесь топлива / окислителя и способна поддерживать скорость быстрого окисления, которая вызывает цепную реакцию. Его обычно называют огненным тетраэдром. Огонь не может существовать без всех этих элементов на своих местах и ​​в правильных пропорциях. Например, легковоспламеняющаяся жидкость начнет гореть, только если топливо и кислород находятся в правильных пропорциях. Для некоторых топливно-кислородных смесей может потребоваться катализатор, вещество, которое не расходуется при добавлении в любую химическую реакцию во время сгорания, но которое позволяет реагентам сгорать легче.

После воспламенения должна иметь место цепная реакция, при которой огонь может поддерживать собственное тепло за счет дальнейшего выделения тепловой энергии в процессе горения и может распространяться при условии непрерывной подачи окислителя и топлива.

Если окислителем является кислород из окружающего воздуха, для конвекции необходимо наличие силы гравитации или некоторой аналогичной силы, вызванной ускорением., который удаляет продукты сгорания и подводит кислород к огню. Без силы тяжести огонь быстро окружает себя продуктами сгорания и неокисляющими газами из воздуха, которые исключают кислород и тушат огонь. Из-за этого риск возгорания космического корабля невелик, когда он движется по инерции. Это не применимо, если кислород подается в огонь посредством какого-либо процесса, кроме тепловой конвекции.

Пожар можно потушить, удалив любой из элементов огненного тетраэдра. Рассмотрим пламя природного газа, например, от горелки на плите. Пожар может быть потушен любым из следующих способов:

  • отключением подачи газа, что приводит к удалению источника топлива;
  • полное закрытие пламени, которое гасит пламя, поскольку для горения используется доступный окислитель ( кислород в воздухе) и вытесняет его из области вокруг пламени с применением CO 2;
  • воды, которая отводит тепло от огня быстрее, чем огонь может его произвести (аналогично, сильный обдув пламени вытеснит тепло от огня. горящий в данный момент газ из источника топлива с той же целью), или
  • применение замедлителя, такого как галон, к пламени, которое замедляет саму химическую реакцию до уровня горение идет слишком медленно, чтобы поддерживать цепную реакцию.

Напротив, огонь усиливается за счет увеличения общей скорости горения. Способы сделать это включают в себя уравновешивание подачи топлива и окислителя до стехиометрических пропорций, увеличение количества топлива и окислителя в этой сбалансированной смеси, повышение температуры окружающей среды, чтобы собственное тепло огня могло лучше поддерживать горение, или обеспечение катализатор, нереагирующая среда, в которой топливо и окислитель могут более легко реагировать.

Пламя

A свечи пламя Northwest Crown Fire Experiment, Канада Фотография пожара, сделанная с выдержкой 1/4000 секунды Пожар под действием силы тяжести. Слева: Пламя на Земле; Справа: пламя на ISS

Пламя представляет собой смесь реагирующих газов и твердых частиц, излучающих видимый, инфракрасный, а иногда и ультрафиолетовый свет, частотный спектр. из которых зависит от химического состава горючего материала и промежуточных продуктов реакции. Во многих случаях, таких как сжигание органических веществ, например древесины, или неполное сгорание газа, раскаленные твердые частицы, называемые сажей производят знакомое красно-оранжевое свечение «огня». Этот свет имеет непрерывный спектр. Полное сгорание газа имеет тускло-синий цвет из-за испускания излучения одной длины волны от различных электронных переходов в возбужденных молекулах, образующихся в пламени. Обычно участвует кислород, но при горении водорода в хлоре также образуется пламя с образованием хлористого водорода (HCl). Среди других возможных комбинаций, образующих пламя, есть фтор и водород, и гидразин и тетроксид азота. Пламя водорода и гидразина / НДМГ также имеет бледно-голубой цвет, в то время как горящий бор и его соединения, оцениваемые в середине 20 века как высокоэнергетическое топливо для реактивный и ракетные двигатели излучают интенсивное зеленое пламя, что привело к его неофициальному прозвищу «Зеленый дракон».

Свечение пламени сложное. Излучение черного тела исходит от частиц сажи, газа и топлива, хотя частицы сажи слишком малы, чтобы вести себя как идеальные черные тела. Существует также излучение фотонов невозбужденными атомами и молекулами в газах. Большая часть излучения излучается в видимом и инфракрасном диапазонах. Цвет зависит от температуры для излучения черного тела и от химического состава для спектров излучения . Преобладающий цвет пламени меняется с температурой. Фотография лесного пожара в Канаде - отличный тому пример. Возле земли, где происходит наибольшее горение, огонь белый, самый горячий цвет для органических материалов в целом, или желтый. Выше желтой области цвет меняется на оранжевый, который холоднее, затем на красный, который еще холоднее. Выше красной области горение больше не происходит, и несгоревшие частицы углерода видны как черный дым.

Обычное распространение пламени в условиях нормальной силы тяжести зависит от конвекции, так как сажа имеет тенденцию к подняться на вершину общего пламени, как в свече в условиях нормальной силы тяжести, делая его желтым. В микрогравитации или невесомости, например, в среде в космическом пространстве, конвекция больше не возникает, и пламя становится сферическим, с тенденцией становиться более синим и более эффективным (хотя он может погаснуть, если его не перемещать постоянно, поскольку CO 2 от горения не так легко диспергируется в условиях микрогравитации и имеет тенденцию подавлять пламя). Есть несколько возможных объяснений этой разницы, наиболее вероятное из которых состоит в том, что температура достаточно равномерно распределена, чтобы не образовывалась сажа и происходило полное сгорание. Эксперименты НАСА показывают, что диффузионное пламя в условиях микрогравитации позволяет большему количеству сажи полностью окиситься после того, как оно образовалось, чем диффузионное пламя на Земле, из-за ряда механизмов, которые ведут себя по-разному в микрогравитации. гравитация по сравнению с нормальными условиями гравитации. Эти открытия имеют потенциальное применение в прикладной науке и промышленности, особенно в отношении топливной экономичности.

В двигателях внутреннего сгорания предпринимаются различные шаги для устранения пламя. Метод зависит главным образом от того, является ли топливо нефтью, древесиной или высокоэнергетическим топливом, таким как реактивное топливо.

Типичные адиабатические температуры

Адиабатическая температура пламени данной пары топлива и окислителя равна то, при котором газы достигают стабильного горения.

Пожарная экология

Каждая природная экосистема имеет свой пожарный режим, и организмы в них экосистемы адаптированы к этому пожарному режиму или зависят от него. Огонь создает мозаику из различных участков обитания, каждый на разной стадии последовательности. Различные виды растений, животных и микробов специализируются на использовании определенной стадии, и, создавая эти различные типы пятен, огонь позволяет большему количеству видов существовать в пределах ландшафта.

Летопись окаменелостей

Летопись окаменелостей огня впервые появляется с установлением наземной флоры в средний ордовик период 470 миллионов лет назад, что позволило накопить кислород в атмосфере, как никогда раньше, поскольку новые орды наземных растений выкачивали его как отходы. Когда эта концентрация превысила 13%, это допускало возможность лесных пожаров. Лесные пожары впервые упоминаются в позднесилурийской летописи окаменелостей 420 миллионов лет назад окаменелостями угольных растений. Помимо спорного разрыва в В конце девона, древесный уголь присутствует до сих пор. Уровень кислорода в атмосфере тесно связан с преобладанием древесного угля: очевидно, что кислород является ключевым фактором распространения лесных пожаров. Огонь также стал более обильным, когда травы стали излучать и стали доминирующим компонентом многих экосистем примерно 6-7 миллионов лет назад ; эта растопка давала трут, который способствовал более быстрому распространению огня. Эти широко распространенные пожары, возможно, инициировали процесс положительной обратной связи, в результате чего они создали более теплый и сухой климат, более благоприятный для возгорания.

Контроль со стороны человека

Бушмен разжигает пожар в Намибии. Процесс воспламенения спички

Способность управлять огнем кардинально изменила привычки древних людей. Разведение огня для генерации тепла и света дало людям возможность готовить пищу, одновременно увеличивая разнообразие и доступность питательных веществ и уменьшая количество болезней за счет уничтожения организмов в пище. Вырабатываемое тепло также поможет людям согреться в холодную погоду, что позволит им жить в более прохладном климате. Огонь также сдерживал ночных хищников. Свидетельства о приготовлении пищи обнаруживаются с 1 миллиона лет назад, хотя огонь, вероятно, не использовался контролируемым образом до 400000 лет назад. Есть некоторые свидетельства того, что около 1 миллиона лет назад огонь мог использоваться контролируемым образом. Свидетельства становятся широко распространенными примерно от 50 до 100 тысяч лет назад, предполагая регулярное использование с этого времени; Интересно отметить, что устойчивость к загрязнению воздуха начала развиваться в человеческих популяциях в аналогичный момент времени. Использование огня становилось все более изощренным, и «десятки тысяч» лет назад его использовали для создания древесного угля и контроля над дикой природой.

Огонь также веками использовался как метод пыток и казней., о чем свидетельствует смерть от сжигания, а также устройства пыток, такие как железный сапог, который может быть наполнен водой, маслом или даже свинец, а затем нагревается на открытом огне до агонии владельца.

Роспись Собора и здания Академии после Великого пожара в Турку, Густав Вильгельм Финнберг, 1827

К неолитической революции, во время внедрения зернового земледелия, люди во всем мире использовали огонь как инструмент в ландшафтном управлении. Эти пожары обычно были контролируемыми ожогами или «холодными пожарами», в отличие от неконтролируемых «горячих пожаров», которые повреждают почву. Горячие пожары уничтожают растения и животных и подвергают опасности сообщества. Это особенно остро стоит в современных лесах, где предотвращается традиционное сжигание, чтобы способствовать росту лесных культур. Весной и осенью обычно проводят прохладные костры. Они очищают подлесок, сжигая биомассу, которая может вызвать горячий пожар, если он станет слишком плотным. Они обеспечивают большее разнообразие окружающей среды, что способствует разнообразию диких животных и растений. Для человека они делают густые непроходимые леса доступными для прохождения. Еще одно человеческое использование огня для управления ландшафтом - это его использование для расчистки земель для сельскохозяйственных нужд. Подсечно-огневое земледелие по-прежнему широко распространено в большей части тропической Африки, Азии и Южной Америки. «Для мелких фермеров это удобный способ расчистить заросшие участки и высвободить питательные вещества из стоящей растительности обратно в почву», - сказал Мигель Пинедо-Васкес, эколог из Центра экологических исследований и охраны окружающей среды Института Земли. Однако эта полезная стратегия также проблематична. Рост населения, фрагментация лесов и потепление климата делают поверхность земли более уязвимой для все более крупных ускользнувших пожаров. Это наносит вред экосистемам и человеческой инфраструктуре, вызывает проблемы со здоровьем и выбрасывает спирали углерода и сажи, которые могут способствовать еще большему потеплению атмосферы - и, таким образом, вызывают новые пожары. Сегодня в глобальном масштабе за год горит до 5 миллионов квадратных километров - площадь более половины территории Соединенных Штатов.

Существует множество современных применений огня. В самом широком смысле, огонь используется почти каждым человеком на Земле в контролируемых условиях каждый день. Пользователи автомобилей внутреннего сгорания запускают огонь каждый раз, когда едут. Тепловые электростанции обеспечивают электричеством большую часть человечества.

Гамбург после четырех бомбардировок в июле 1943 года, в результате которых погибло около 50 000 человек

Использование огня в войне имеет давние история. Огонь был основой всего раннего теплового оружия. Гомер подробно описал использование огня греческими солдатами, которые прятались в деревянном коне, чтобы сжечь Трою во время Троянской войны. Позже византийский флот использовал греческий огонь для нападения на корабли и людей. В Первой мировой войне первые современные огнеметы использовались пехотой и успешно устанавливались на бронетехнику во время Второй мировой войны. В последней войне зажигательные бомбы использовались Осью и союзниками, в частности, в Токио, Роттердаме, Лондоне, Гамбурге и, как известно, в Дрезден ; в последних двух случаях огненные бури были преднамеренно вызваны, когда огненное кольцо, окружающее каждый город, было втянут внутрь восходящим потоком, вызванным центральной группой пожаров. В последние месяцы войны ВВС США также широко использовали зажигательные средства против японских целей, разрушая целые города, построенные в основном из деревянных и бумажных домов. напалм применялся в июле 1944 г., ближе к концу Второй мировой войны ; хотя его использование не привлекало общественного внимания до войны во Вьетнаме. коктейли Молотова также использовались.

Использование в качестве топлива

A угольная электростанция в Китайской Народной Республике Год жизни с поправкой на инвалидность для пожаров на 100 000 жителей в 2004 году

Установка топлива пламя высвобождает полезную энергию. Древесина была доисторическим топливом и до сих пор остается жизнеспособной. Использование ископаемого топлива, такого как нефть, природный газ и уголь, на электростанциях подавляющее большинство электроэнергии в мире сегодня; Международное энергетическое агентство заявляет, что в 2002 году почти 80% мировой энергии поступало из этих источников. Пожар на электростанции используется для нагрева воды, создавая пар, который движется турбины. Затем турбины вращают электрогенератор для производства электроэнергии. Огонь также используется для механической работы напрямую, как в внешних, так и в двигателях внутреннего сгорания.

. негорючих твердых остатков горючего материала, оставшихся после пожара называется клинкером, если его точка плавления ниже температуры пламени, так что он плавится, а затем затвердевает при охлаждении, и золой, если его точка плавления выше температуры пламени.

Защита и предотвращение

В программах предотвращения лесных пожаров по всему миру могут использоваться такие методы, как использование природных пожаров и предписанные или контролируемые ожоги. Использование природных пожаров относится к любым пожарам естественной причины, которые отслеживаются, но могут гореть. Контролируемые ожоги - это пожары, возгораемые правительственными учреждениями при менее опасных погодных условиях.

Пожаротушение Услуги по тушению или сдерживанию неконтролируемых пожаров предоставляются в наиболее развитых районах. Обученные пожарные используют пожарное оборудование, источники водоснабжения, такие как водопровод и пожарные краны, или они могут использовать пену класса A и B в зависимости от на то, что питает огонь.

Противопожарная защита предназначена для уменьшения количества источников возгорания. Профилактика пожаров также включает обучение людей тому, как избегать пожаров. В зданиях, особенно в школах и высотных зданиях, часто проводятся пожарные учения, чтобы информировать и подготовить граждан о том, как реагировать на пожар в здании. Умышленное разжигание разрушительных пожаров составляет поджог и является преступлением в большинстве юрисдикций.

Строительные нормы и правила модели требуют пассивной противопожарной защиты и активной системы противопожарной защиты для минимизации ущерба в результате пожара. Наиболее распространенная форма активной противопожарной защиты - спринклеры. Чтобы обеспечить максимальную пассивную противопожарную защиту зданий, строительные материалы и мебель в большинстве развитых стран проходят испытания на огнестойкость, горючесть и воспламеняемость. Обивка, ковровое покрытие и пластмассы, используемые в транспортных средствах и судах, также проходят испытания.

Если противопожарная защита и противопожарная защита не смогли предотвратить ущерб, страхование от пожара может смягчить финансовые последствия.

Файл: Пожары, наблюдаемые в США с июля 2002 г. по июль 2011 г., gv Воспроизвести медиа На этой визуализации показаны пожары, обнаруженные в США из-за С июля 2002 г. по июль 2011 г. Ищите пожары, которые надежно гаснут каждый год в западных штатах и ​​на юго-востоке.

Реставрация

Пострадавший от пожара ресторан в ожидании сноса

Другая реставрация методы и меры используются в зависимости от типа возникшего пожара. Восстановление после пожара может выполняться командами по управлению имуществом, обслуживающим персоналом здания или самими домовладельцами; тем не менее, обращение к сертифицированному профессиональному специалисту по восстановлению после пожара часто рассматривается как самый безопасный способ восстановить поврежденное имущество благодаря их обучению и обширному опыту. Большинство из них обычно перечисляются в разделе «Восстановление противопожарных и водных ресурсов», и они могут помочь ускорить ремонт, будь то частные домовладельцы или крупнейшие учреждения.

Деятельность компаний по восстановлению противопожарных и водных ресурсов регулируется Департаментом по делам потребителей соответствующего штата - обычно лицензионный совет государственных подрядчиков. В Калифорнии все компании по противопожарным работам и восстановлению воды должны зарегистрироваться в Лицензионном совете штата Калифорния. В настоящее время Лицензионный совет штата Калифорния подрядчиков не имеет специальной классификации для «восстановления повреждений, нанесенных водой и пожаром». Следовательно, Государственный лицензионный совет Подрядчика требует наличия как сертификата асбеста (ASB), так и классификации сноса (C-21) для выполнения работ по возгоранию и восстановлению воды.

См. Также

Ссылки

Примечания

Цитаты

Источники

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с to Fire.
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с: Fire
Последняя правка сделана 2021-05-20 04:47:09
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте