Почему вода лучше огня
Веществ более эффективных для тушения огня по сравнению с водой в настоящее время не мало, но люди предпочитают использовать воду. Почему? Ответ напрашивается сам собой, потому что она доступна, дёшева и восстанавливаема. Эти 3 качества в основном и обеспечивают ее большую востребованность при тушении пожаров по сравнению даже с более эффективными средствами тушения.
Это пока основное, почему человечество до сих пор продолжает использовать воду для тушения.
Что-же происходит, когда Мы заливаем огонь водой?
Из-за того, что вода — жидкое вещество, она прекрасно попадает в небольшие щели, является удобной для тушения, она хорошо охлаждает поверхности и делает топливо сырым и малопригодным к горению, чего не сделает песок, если тушить огонь песком или просто, если к примеру, огонь накрыть одеялом. Однако м асло и горюче-смазочные материалы водой потушить тоже сложно, потому что они легче воды и всплывают на поверхность.
При тушении пламени водой образуется пар. У воды очень низкая плотность пара. Этот пар закрывает доступ кислорода к месту горения, тем самым останавливая горение.
Вода имеет очень большую теплоемкость. Попадая в зону горения, вода отбирает часть тепла у пламени.
Вода – вещество особенное, обладающее уникальными свойствами, среди которых
— Самая высокая среди жидкостей теплоемкость т.е. для нагревания воды до температуры кипения требуется больше всего энергии, которую вода забирает у огня. Но самое интересное, что теплоемкость воды снижается при температуре от 0 до 37 градусов, и снова растет при дальнейшем нагревании.
— Высокая скрытая теплота парообразования т.е. для превращения воды в пар требуется очень много энергии, которую вода также забирает у пламени.
— У воды очень низкая плотность пара. Этот пар закрывает доступ кислороду к месту горения, тем самым останавливая горение.
Именно благодаря этим свойствам, вода является одним из лучших средств для борьбы с огнем.
Обычно огонь тушат холодной водой. Я узнал, что горячая вода быстрее гасит огонь.
Выявить причину, по которой горячая вода лучше тушит огонь.
1. Собрать и проанализировать информацию о том, почему горячая вода быстрее тушит огонь.
2. Провести эксперимент.
3. Обобщить собранную информацию и сделать выводы.
Раскрыть дополнительные свойства воды, расширяя тем самым кругозор знаний о воде.
Изучение экспериментальным путем одного из уникальных свойств горячей воды.
Я предположил, что горячая вода гасит огонь быстрее, чем холодная, потому что при нагревании воды происходит испарение из нее кислорода, растворенного в воде. В горячей воде кислорода меньше, чем в холодной. Вода без кислорода, который способствует горению, быстрее потушит огонь. Тогда возникает предположение, что остуженная вода также быстро погасит огонь, как и горячая.
Глава 1. Изучение свойств горячей и холодной воды.
Я задал себе вопрос, что я знаю о тушении огня водой?
Вода и огонь являются абсолютно несовместимыми между собой вещами. Поскольку вода не может гореть, она является естественным огнетушителем. Какой же водой лучше тушить пламя – холодной или горячей?
Из источников я узнал — почему горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная:
Можно назвать следующие причины:
Холодная вода не успевает нагреться и образует мало пара, а горячая вода сразу окутывает источник горения паром, делает влажным горючий материал, изолирует его от открытого огня, что препятствует поддержанию процесса горения. Этот пар закрывает доступ кислорода к месту горения, тем самым останавливая горение. При испарении 1 литра воды образуется около 2000 литров пара.
У воды низкая температура кипения – 100 градусов по Цельсию. Температура горения дерева равняется примерно 800-1000 градусов по Цельсию. При этом горячая вода еще и охлаждает источник горения.
Переход кипятка в водяной пар требует в пять раз большей энергии, чем нагревание холодной воды до температуры парообразования. Кипяток забирает эту энергию у огня.
Возникает закономерный вопрос: почему бы пожарным не тушить огонь с использованием кипятка? К сожалению, это невозможно.
Современные пожарные насосы приспособлены для закачивания исключительно холодной водой, если заменить ее кипятком, под поршнем вместо разреженного газа окажется насыщенный пар под давлением 1 атмосферу, и вода перестанет подниматься.
Глава 2. Эксперимент.
— Папа развел 3 примерно одинаковых костра.
— Мы тушили огонь холодной, остуженной и кипящей водой равного объема (1 стакан) (Приложение 1).
В результате проведения эксперимента Мы увидели:
При тушении огня холодной водой появился пар и огонь почти погас, но, к сожалению, холодная вода не затушила огонь полностью, потому что холодной воды требуется гораздо больше (Приложение 2).
Остуженная вода тоже не потушила огонь полностью. Образовалось такое же количество пара, как и при тушении холодной водой (Приложение 3).
Кипяток выполнил свое дело — образовались клубы пара, и он потушил костер полностью (Приложение 4).
Из проделанного эксперимента стало ясно:
Холодная и остуженная вода тушит огонь, но ее нужно значительно больше, чем горячей.
Мое предположение оказалось неверным. Либо вода при остужении опять насыщается кислородом, либо количество кислорода в воде не влияет на тушение огня.
Для тушения огня горячей воды требуется меньше, чем холодной или остуженной, потому что водяной пар образуется в ней быстрее, и он обволакивает горящий предмет. Соответственно быстрее предотвращается поступление кислорода в зону горения.
Когда капли холодной воды пролетают сквозь огонь, они не успевают даже нагреться до температуры кипения, поэтому дают мало пара. Затем часть капель падает на горящий предмет, нагревается, испаряется и дает дополнительное количество пара. Но, большая часть капель падает на землю, и там очень медленно нагревается. Эта вода пропадает зря и не тушит огонь, то есть вода не используется полностью.
Почему же тогда огонь тушат холодной водой? Все объясняется просто — холодная вода более доступна, чем горячая. Огонь нужно погасить как можно быстрее и горячая вода не всегда есть под рукой.
Список использованных источников информации:
Источник
Почему вода тушит огонь с точки зрения науки
Человечество научилось пользоваться огнем около 790 000 лет назад. С научной точки зрения огонь является химической реакцией между горючим материалом и окислителем, которая проходит с выделением энергии в виде тепла и света. Почему вода тушит огонь, ответит данная статья.
Условия возникновения огня
Поскольку огонь представляет собой химическую реакцию, как и любая реакция, он требует определенных условий для своего возникновения и поддержания. В частности, для существования огня необходимы следующие 4 условия:
- Топливо или горючее вещество, то есть любая субстанция, которая может гореть.
- Окислитель, то есть компонент химической реакции, обладающий окислительными свойствами. В случае огня, как правило, в качестве окислителя выступает кислород, находящийся в воздухе.
- Тепло, то есть та энергия, которая необходима, чтобы топливо и окислитель начали вступать в химическую реакцию в определенном месте и в определенное время.
- Для поддержания огня в стабильном состоянии необходимо, чтобы химическая реакция горения шла цепным образом.
Когда начинается процесс горения, выделяемое тепло создает условия для продолжения этого процесса, и до тех пор пока будут существовать горючее и окислитель, огонь не погаснет.
Почему вода тушит огонь?
Зная условия существования огня, можно понять, что нужно сделать, чтобы его погасить. Что касается воды, то в первую очередь следует сказать, что вода и огонь являются абсолютно несовместимыми между собой вещами. Поскольку вода не может гореть (молекула воды с химической точки зрения является окисленным водородом), она является естественным огнетушителем. Почему вода тушит огонь? С точки зрения физики можно назвать следующие причины:
- При контакте с горючим веществом вода превращается в пар, забирая при этом большое количество теплоты, и охлаждая горючий материал.
- Потоки водяного пара, обволакивающие топливо, создают трудности для проникновения кислорода к нему.
- Вода делает влажным горючий материал, изолируя его тем самым от открытого огня, что препятствует поддержанию процесса горения. Именно поэтому, когда топливо, например, древесина, является влажным, его невозможно зажечь.
Другие способы тушения огня
Знание причин горения позволяет понять другие способы тушения огня. Например, если постоянно бить по горящей одежде, она погаснет. Работает этот метод потому, что при ударе на короткое время прекращается доступ окислителя (кислорода) к очагу горения. Та же причина является ответом на вопрос, почему огонь гаснет, если накрыть очаг возгорания одеялом или другим предметом, не пропускающим кислород.
Источник
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Во время пожара вы вряд ли будете думать о том, какой температуры воду нужно взять для более эффективного тушения. Но на самом деле этот параметр сильно влияет на время, которое вам понадобится для устранения возгорания.
Вот рассуждения на этот счет.
Казалось бы, ответ на этот вопрос очевиден: холодная вода быстрее потушит пожар, ведь она сильнее остудит горящие предметы. Но на самом деле горячая вода более эффективна в тушении пожара, чем холодная. Это объясняется целым рядом факторов.
Прежде чем разобраться в этом вопросе, стоит вспомнить три главных фактора, поддерживающих горение — высокая температура, окислитель и топливо. Если убрать любой из этих факторов, то возгорание можно сильно замедлить или даже остановить. Самым эффективным считается удаление окислителя — кислорода. Сделать это можно, накрыв очаг возгорания плотным негорючим материалом, который ограничит доступ воздуха к пламени. В случае большой площади возгорания используют углекислотные огнетушители, которые позволяет вытеснить кислород из зоны возгорания углекислым газом и потушить огонь.
Вода тушит пожар, ограничивая сразу два фактора — высокую температуру и доступ к окислителю. Охлаждения горящих материалов в очаге происходит из-за того, что при нагревании вода начинает испаряться, тем самым понижая свою температуру. Кроме того, как только жидкая вода превращается в пар, она создает своего рода барьер между горящим топливом и кислородом воздуха.
Вода более эффективна, чем большинство других жидкостей при тушении пожаров, благодаря своим физическим свойствам — теплоемкости и скрытой теплоте испарения. Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества на один кельвин. У воды одна из самых высоких теплоемкостей среди жидкостей — вам потребуется 4,182 кДж, чтобы нагреть литр воды на 1 градус кельвина. Таким образом, большое количество тепла поглощается водой, которая повышает за счет этого свою температуру.
Однако эта тепловая энергия обеспечивает лишь часть охлаждающего эффекта. Удельная энергия, поглощаемая при переходе жидкой воды в пар, значительно выше 4,182 кДж/кг и дополнительно усиливает охлаждающий эффект. Как только вода достигает своей температуры кипения в 100°C, поглощаемое тепло начинает использоваться для фазового перехода, а не для нагрева.
Количество тепла, необходимое для разрыва всех связей и, таким образом, превращения жидкой воды в водяной пар, называется скрытой теплотой испарения. Для воды скрытая теплота испарения довольно высока и составляет около 2260 кДж/кг. Когда используется холодная вода, первое время она нагревается до температуры кипения. Горячей воде требуется меньше времени для испарения, поэтому она быстрее отнимает тепло у пламени и тушит его.
Источник
Какая вода лучше тушит пожар: ледяная или кипяток?
Учёные до сих пор не могут прийти к однозначному мнению: какой же всё-таки водой лучше тушить пожар — холодной или горячей. Здесь сразу же нужно отметить, что в реальной жизни огнеборцы в составе своих пожарных расчётов используют для тушении пожара ту воду, которая есть. А есть чаще всего холодная вода или комнатной температуры. Никто не будет специально хранить подогретую или охлаждённую воду, чтобы тушить ею пожар. Также нужно пояснить, что все системы пожаротушения в зданиях подключены к системе именно холодного водоснабжения, а не горячего. И поэтому всё описанное в этой статье имеет отношение только лишь к законам физики, а не к реальной жизни.
Ведь мы же с вами знаем, как законы физики исполняются на практике.
Итак для примера тушения пожара холодной водой возьмём ледяную воду при температуре плюс 1 °С. Такая хорошо охлаждённая вода отлично поглощает тепловую энергию пожара. Также будучи в жидком состоянии она хорошо пропитывает объекты горения, например древесные материалы. Они становятся сырыми и перестают гореть. Если на пожар вылить 1 литр (1 кг) такой студёной воды, то он до момента парообразования в прямом смысле заберёт у пожара 416 кДж (килоджоулей) тепловой энергии. Это связано с высокой теплоёмкостью воды, которая равна примерно 4,2 кДж/кг·град.
Соответственно если мы выливаем на пожар всё тот же 1 литр, но уже кипятка при температуре около 100 °С, то вода тут же начинает испаряться, и получается, что эти 416 кДж тепловой энергии остаются у пожара. Вода могла бы забрать эту энергию у неконтролируемого горения, но не может, потому что её уже хорошенько нагрели почти до кипения. И казалось бы, выбор в пользу холодной воды очевиден, но с точки зрения физики всё не так просто.
Физики утверждают, что в тушении пожара важно не только отобрать тепловую энергию у очага возгорания, но и прекратить доступ кислорода из воздуха. Не будет кислорода, не будет и горения. И поэтому когда вы выливаете студёную воду (например из проруби) на пожар, то доступ кислорода не прекращается сразу. Но всё меняется, когда вы берёте кипяток (наверное из бойлера) и тушите им пожар. Вы мгновенно получаете целое облако водяного пара, которое вытесняет весь воздух из пожара вместе с содержащимся в нём кислородом.
И не важно, сколько вы при этом забрали или не забрали тепловой энергии у огня, важно, что вы паром перекрыли доступ кислорода. Также нужно отметить, что вода не будет просто так брать и превращаться из жидкости в пар. Она попросит для этого перехода из жидкости в газ много тепловой энергии. И возьмёт она её у того же очага возгорания. Так, опытным путём было установлено, что для превращения в пар 1 кг воды при температуре плюс 100 °С требуется 2,3 мДж (мегаджоуля) энергии. А это, согласитесь, гораздо больше чем помянутые выше 0,416 мДж.
Так что сам процесс превращения в пар одного литра воды забирает у очага возгорания энергии гораздо больше, чем нагрев этой воды от плюс 1 до плюс 100 °С. А это значит, что тушить пожар кипятком гораздо быстрее и эффективнее. Другое дело, что холодная вода тоже превратится в самом очаге в кипяток, а затем возьмёт у него же тепловую энергию для парообразования и точно также перекроет доступ кислорода. Но кипяток с этой задачей справится куда результативнее и быстрее по времени.
Вот что говорит нам по этому вопросу физика. Но, ещё раз напомним, в реальной жизни кипятком пожар никто тушить не будет.
Источник
