Hogyan működik a tűz
A tűz általában a légkörben lévő oxigén és valamilyen tüzelőanyag (például fa vagy benzin) közötti kémiai reakcióból keletkezik. Természetesen a fa és a benzin nem gyullad meg spontán, csak azért, mert oxigén veszi körül őket. Ahhoz, hogy az égési reakció megtörténjen, fel kell melegíteni a tüzelőanyagot a gyulladási hőmérsékletre.
Az események sorrendje egy tipikus fatűzben a következő:
Hirdetés
A fát valami nagyon magas hőmérsékletre melegíti. A hő sokféle dologtól származhat — gyufa, fókuszált fény, súrlódás, villámlás, valami más, ami már ég…
Amikor a fa eléri a 300 Fahrenheit-fokot (150 Celsius-fok), a hő hatására a fát alkotó cellulózanyag egy része lebomlik.
A lebomlott anyag egy része illékony gázok formájában szabadul fel. Ezeket a gázokat füstként ismerjük. A füst hidrogén, szén és oxigén vegyületei. A többi anyag szenesedik, ami majdnem tiszta szén, és hamu, ami a fában lévő összes éghetetlen ásványi anyag (kalcium, kálium stb.). A faszén az, amit a faszén vásárlásakor vásárol. A faszén olyan fa, amelyet felhevítettek, hogy szinte az összes illékony gázt eltávolítsák, és meghagyják a szenet. Ezért ég a faszéntűz füst nélkül.
A fa tényleges égése ezután két különálló reakcióban történik:
“
“- Amikor az illékony gázok elég forróak (fa esetében kb. 500 F (260 C) fok), a vegyület molekulái szétesnek, és az atomok újra egyesülnek az oxigénnel, így víz, szén-dioxid és más termékek keletkeznek. Más szóval, elégnek.
- A szén a szénben is egyesül az oxigénnel, és ez egy sokkal lassabb reakció. Ezért van az, hogy a faszén a grillsütőben sokáig forró maradhat.
Ezeknek a kémiai reakcióknak a mellékhatása a sok hő. Az a tény, hogy a tűzben lejátszódó kémiai reakciók sok új hőt termelnek, fenntartja a tüzet. Sok tüzelőanyag egy lépésben ég el. A benzin jó példa erre. A hő elpárologtatja a benzint, és az egész illékony gázként ég el. Nincs szenesedés. Az emberek azt is megtanulták, hogyan adagolják a tüzelőanyagot és hogyan szabályozzák a tüzet. A gyertya a viasz lassú elpárolgásának és elégetésének eszköze.
A felmelegedés során a felszálló szénatomok (valamint más anyagok atomjai) fényt bocsátanak ki. Ezt a “hő fényt termel” hatást izzásnak nevezzük, és ugyanez az, ami a villanykörtében fényt hoz létre. Ez okozza a látható lángot. A láng színe attól függően változik, hogy mit égetünk és milyen forró. A lángon belüli színváltozást az egyenetlen hőmérséklet okozza. Jellemzően a láng legforróbb része — az alja — kékesen izzik, a hűvösebb részek a tetején pedig narancssárgán vagy sárgán izzanak.
A fénykibocsátás mellett a felszálló szénrészecskék koromként összegyűlhetnek a környező felületeken.
“A tűzben lejátszódó kémiai reakciókban az a veszélyes, hogy önfenntartóak. Maga a láng hője tartja a tüzelőanyagot a gyújtási hőmérsékleten, így az tovább ég, amíg van körülötte tüzelőanyag és oxigén. A láng felmelegíti a környező tüzelőanyagot, így az gázokat is kibocsát. Amikor a láng meggyújtja a gázokat, a tűz továbbterjed.
A Földön a gravitáció határozza meg, hogyan ég a láng. A lángban lévő összes forró gáz sokkal forróbb (és kevésbé sűrű), mint a környező levegő, ezért felfelé mozognak az alacsonyabb nyomás felé. Ez az oka annak, hogy a tűz jellemzően felfelé terjed, és ez az oka annak is, hogy a lángok mindig felfelé “mutatnak”. Ha mikrogravitációs környezetben gyújtanál tüzet, mondjuk az űrsikló fedélzetén, az gömb alakú lenne!