فرآیند شکل گیری آتش

فرآیند شکل گیری آتش

حریق / آتش

اشتعال ناخواسته و یا خارج از کنترل، آتش سوزی یا حریق نامیده می شود، برای ایجاد آتش سوزی، سه عامل اصلی مورد نیاز است که عبارتند از: 1. ماده سوختنی ۲. هوا ٣. حرارت

این سه عامل (گاهی چهار عامل) به صورت سه ضلع یک مثلث نشان داده میشوند که به مثلث حریق معروف است (شکل ۱).

4 عنصر اصلی حریق

شکل ۱-۳. مثلث و مربع حریق

مثلث آتش نه تنها عوامل ایجاد آتش را نشان می دهد، بلکه راههای فرونشاندن آن را نیز مشخص می کند. به بیان روشن تر، چنانچه هر یک از اضلاع مثلث آتش حذف شود، حریق از بین خواهد رفت. بر این مبنا، سه روش اصلی و اساسی برای خاموش کردن آتش ابداع شد. این روش ها عبارتند از:

1. محدود کردن سوخت (جداسازی)
2. محدود کردن اکسیژن (خفه کردن)
3. محدود کردن حرارت (سرد کردن)

با گذشت زمان تئوری مثلث آتش دستخوش دگرگونی های زیادی شد به صورتی که اکنون علاوه بر تئوری مثلث آتش، تئوری های دیگری مانند مربع آتش و هرم آتش نیز وجود دارند.

در گذشته عامل واکنش های زنجیرهای ناشناخته بود اما امروزه با درک این که واکنش های زنجیره ای نیز یکی از عوامل تاثیرگذار در تولید آتش است آن را به عنوان عامل چهارم می شناسند. برای برطرف کردن این عامل از موادی با خاصیت ترکیب پذیری بالا مثل بی کربنات پتاسیم و مونو فسفات آمونیم استفاده شده این مواد مانع از ترکیب رادیکال های آزاد سوخت با اکسیژن می شوند.

پس احتراق عبارت است از ترکیب یک ماده قابل سوخت با اکسیژن و تبدیل مولکولهای آن به مولکولهای دیگر و اتم های سازنده خود که تولید حرارت نماید. به عبارتی دیگر، احتراق یک واکنش اکسیداسیون حرارت زا (اگزوترمیک) است. یکی از کلمات کلیدی در حریق، سوختن است. مولکول های سوخت در اثر تشعشعات انرژی حرارتی، شکسته شده و با اکسیژن ترکیب می شوند. تشکیل مولکول های جدید کوچکتر، باعث آزاد شدن انرژی به صورت نور و گرما می شود که این انرژی، خود انرژی اولیه شکست مولکول های بعدی سوخت را تامین کرده و موجب ادامه آتش سوزی می شود.

انرژی حاصل از واکنش اکسیداسیون اگزوترمیک همیشه به صورت گرما آزاد می شود که شامل ترکیبات تشعشع کننده و هدایت کننده (گازهای داغ) است. اگر انرژی آزاد شده از ترکیبات تابش کننده در طیف مرئی باشد شاهد پدیده ای نورانی به نام شعله خواهیم بود. واکنش هنگامی با شعله همراه است که اکسیداسیون سریع باشد. عنصری که با اکسیژن ترکیب می شود باید به بخار تبدیل شده باشد تا شاهد تشکیل شعله باشیم.

درجه حرارت اشتعال به عوامل زیر بستگی دارد:

1. درصد بخارات تولید شده از ماده (فشار بخار)
2. درصد اکسیژن موجود در محیط
3. نوع منبع آتش زنه و مدت زمان تماس با آن
4. حجم محلی که بخارات تولید میشود (فشار محیط)
5. وجود کاتالیزور واکنش (تسریع یا کندکننده)

زمانی یک گاز یا بخار مشتعل می شود که با هوای کافی مخلوط شده و نسبت قابل اشتعال یا انفجار را به وجود آورده باشد. اگر سوخت خیلی زیاد یا خیلی کم باشد ، افروزش یا انفجار انجام نخواهد شد و در این صورت گفته میشود که مخلوط پایین تریا بالاتر از حدود اشتعال یا انفجار خود است. پایین ترین حد اشتعال یا انفجار عبارت است از کمترین حد تراکم گاز که باعث شعله یا انفجار گردد و همچنین بالاترین حد اشتعال عبارت است از بیشترین حد تراکم که باعث ایجاد شعله یا انفجار گردد و بالاتر از آن اکسیژن کافی در مخلوط نخواهد بود.

مراحل احتراق

مراحل احتراق یا چگونگی سوختن یک ماده همیشه یکسان و یک شکل نیست اما وضع درجه حرارت نسبت به زمان همواره به این شکل است که از نقطه اشتعال آغاز می شود، به تدریج تحت شرایطی بالا می رود، با رسیدن به حد نهایی غالبا تا حدودی ثابت می ماند و پس از کاهش یافتن مقدار سوخت، سیر نزولی را طی می کند (شکل ۲). مهم این است که بالا رفتن درجه حرارت به مقدار سوخت بستگی ندارد و تابع شرایط فیزیکی و شیمیایی است. هفت مرحله احتراق در ذیل ذکر شده است:

1. اشتعال اولیه: در این لحظه آتش به روز کرده است.
2. رشد آتش: این مرحله از چند دقیقه تا چند ساعت ممکن است متفاوت باشد در اوایل این مرحله معمولا سوخت کند می سوزد و تولید دود و گاز می کند.
3. پیشروی شعله: در این مرحله آتش به بیشتر مواد سوختنی سرایت کرده و درجه حرارت به سرعت افزایش می یابد.
4. اوج احتراق: آتش به حداکثر شدت خود رسیده و مواد سوختنی به راحتی در حال سوختن هستند.
5. پس نشینی: در این مرحله مقدار سوخت کاهش یافته و در حال از بین رفتن است، حجم آتش نیز رو به کاهش می رود.
6. نیمه سوختن و دود کردن: زنجیره واکنش های خودکار احتراق در حال از هم گسیختن است.
7. رو به خاموشی رفتن: در این مرحله آتش رو به زوال و خاموشی می رود. شکل ۱ نشان دهنده مراحل هفت گانه احتراق در آتش سوزی هاست.

شکل ۲. مراحل احتراق

احتراق کامل و ناقص

احتراق کامل هنگامی است که تمام عناصر موجود در سوخت به بالاترین حد اکسیداسیون خود برسند ولی اگر مقداری از مواد قابل اکسید شدن در سوخت باقی بماند یا همراه دود برده شوند احتراق ناقص صورت گرفته است و در این حالت مقداری انرژی تلف شده است. برای احتراق کامل شرایط زیر باید فراهم باشد:

• اکسیژن به مقدار کافی جهت سوختن موجود باشد.
• ماده قابل سوخت باید به خوبی با اکسیژن مخلوط گردد.

مایعات به آسانی گازها محترق نمی شوند، زیرا هوا نمی تواند در میان ذرات آنها کاملا نفوذ نماید، ولی اگر مایع را در اثر فشار به صورت پودر در آوریم با هوا مخلوط شده و مانند گازها به خوبی می سوزد. اجسام جامد فقط در حالتی به سهولت محترق می شوند که به صورت قطعات کوچک باشند، یعنی سطح قابل تماس آنها با اکسیژن هوا بیشتر باشد. اگر سوخت جامد به صورت پودر باشد احتراق به راحتی انجام می شود.

حتما بخوانید:

⇐ صفر تا 100 ایمنی حریق (جامع)

⇐ تعاریف و اصطلاحات کلیدی در حریق

⇐ اصطلاحات عمومی و پدیده آتش