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如何理解浸湿灭火

作者:职业培训 时间: 2025-01-13 10:33:02 阅读:133

如何理解浸湿灭火?国、高中课本告诉我们,水能灭火,因为水是氢气在氧气中燃烧的产物,不会再燃烧。水受到火焰的烤炙,变为水蒸气,吸收大量的热,迅速降低火焰温度。同时,水蒸气笼罩在火源四周,隔绝了空气中的氧气,使火熄灭。不过,在油类燃烧时,却不能用水去浇,因为油类比水轻,泼了水之后油类不仅继续在水面燃烧,而且借着水势漫淌开来,使火势更猛。这时候如果没有灭火器,你得使用沙土来掩盖。

甲烷的燃烧。

水能灭火从物理的角度又是怎么解释呢?要将 1g 的水提高 1℃,需要 1cal 的热量;如果要将 1g 的热水变成水蒸汽时,则需要 539cal 的热量。如果对燃烧中的物质喷水,由于水的温度会上升甚至于蒸发,就会吸取燃烧物的大量热量,燃烧物的温度自然下降,火也因而熄灭,这就是水的「冷却效果」。其次,水一经加上高热后,就会汽化成水蒸汽,体积也迅速膨胀为原来的 1,604 倍之多;这些膨胀的水蒸汽便会再燃烧物周围形成一道如墙壁般的屏障,能防止空气进入,也能隔绝了氧气,这就是水的“窒息效果”。

又如果从分子层面来看水能灭火是什么道理呢?燃烧的本质是「氧化还原」反应,近代的连锁反应(chain reaction)理论将燃烧解释为「自由基(free radicals)」的连锁反应,这就是燃烧化学所谈到,能使某物质起燃除了可燃物与氧气外,尚需供应「活化能(activation energy)」始可,起燃时因有活化能,可燃物之分子被活化后开始与氧气反应。值得注意的是只用点火仍无法进行燃烧,因可燃物在局部被点燃时所产生之燃烧热,以热传导方式传热至周围之可燃物,使受热之部分温度未达着火点时,燃烧仍无法继续或燃烧扩大。所以,传热之热量被夺去或被冷却至原有热量以下时,燃烧将会停止。

燃烧反应均属于放热反应,反应若要自发进行,需要两个条件:产物比反应物稳定(即产物比反应物能量低);以及需要获取足够能量跨越活化能。

起燃时需有可燃物、充分之空气及起燃所需之热源。此等三要素则称为「燃烧三角(fire triangle)」。起燃后有热之产生并进行可燃物之「热分解(pyrolysis)」,因能继续供应可燃物,所以燃烧得以维持不断。维持燃烧尚需有「自由基」之存在,而构成「燃烧四面体(fire tetrahedron)」,特别要注意的是,如果灭火过程中水分子没有让自由基减少,以终止连锁反应,反而会因为水分子解离产生的 H,加剧局部燃烧反应。

燃烧四面体。

以氢气之燃烧为例,其过程如下:

----- (1)

上式极为简单,实际上有  等各分子互相碰撞而解离为原子状态,并生成自由基(radical)。此物则为促进连锁反应之媒介物。氢气燃烧之第一阶段为  分子解离为 H 原子(  ),再与稳定状态之  结合为  ,因此物质极不稳定,易与未反应之  分子反应而依次分解如下:

----- (2)

----- (3)

----- (4)

----- (5)

上式中之 OH 与未反应之氢反应产生  ,同时游离出 H 以连锁反应之方式进行。

 ----- (6)

氢在完全燃烧后,所余者有稳定之  、少量  及  ,而无剩余之游离 H 及 OH。

----- (7)

----- (8)

依上述反应过程可知,燃烧中所谓自由基逐渐减少时,连锁反应就会随之终止。其实我觉得各位从降温角度来讲的答主们估计都没正经学过燃烧学。

分子层面考虑,火焰的本质是处于等离子状态的活性自由基发生高温氧化的区域,局部自由基链反应十分剧烈。用水扑一小团火时,气相中的少量自由基遇到大量液态的水分子迅速猝灭,宏观上表现为整体温度降低,所以火焰消失。

如果火焰太大水太少,则进入火焰的水在局部高强度自由基的攻击下不仅没有把自由基消耗掉反而自身发生解离,产生H、OH等活性自由基,导致局部反应反而加剧。

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