Hoří!
6. 6. 2009
Oheň byl vždy dobrým sluhou, ale špatným pánem. Člověk užívá oheň po věky a také vymyslel různé způsoby, jak ho zapálit a jak uhasit. Různé formy ohně totiž vyžadují různý způsob hašení – za jiných podmínek použijeme vodu, jindy písek a za určitých okolností dokonce oxid uhličitý. Vše, co potřebujete vědět o ohni a jeho lokalizaci pomocí vědy, se dozvíte díky Michaelovi.
Michael: Pokud vám to ještě nedošlo, hoří a jedeme hasit.
Michael: Jdeme, Filipe. Tudy, tudy.
Tereza: Co je to oheň? Za jakých podmínek vzniká? A jak a čím se dá uhasit?
Filip: Spolu s Michaelem jsme se dnes stali hasiči. A otázky kolem ohně a jeho hašení nám pomáhají objasnit specialisté z Odborného učiliště požární ochrany v Brně Líšni.
Michael: We’ve got wood, that’s a cellulose, we’ve got oxygen from the air around us and we’ve got a high initiation temperature.
Máme dřevo, je to celulóza, máme kyslík ze vzduchu kolem nás, a máme vysokou zápalnou teplotu.
Petr: To jsou ty tři základní podmínky.
Filip: Hoří pevná látka. Máme tři možnosti hašení. Zaprvé – oxidem uhličitým. Michaele …
Tereza: Hašení zaznamenáváme digitálním fotoaparátem, který dokáže zachytit šest set snímků každou sekundu. Hašení tedy vidíte čtyřiadvacetkrát zpomalené.
Filip: Oheň a jeho hašení sledujeme i pomocí infračervené kamery. Vpravo dole je údaj o teplotě, kterou kamera měří ve středu záběru.
Michael: Carbon dioxide puts out fire by removing oxygen from the burning wood. In this case there is just too much oxygen about. It didn’t work. There’s just too much oxygen in the air.
Oxid uhličitý uhasí oheň tak, že vytěsní kyslík od hořícího dřeva. V tomto případě je však v okolí příliš mnoho kyslíku. Nefungovalo to. Ve vzduchu je prostě příliš mnoho kyslíku.
Filip: Možnost hašení číslo dvě: hasicí přístroj práškový.
Tereza: Práškový přístroj ani nesnižuje teplotu hoření, ani nezamezuje přístupu vzduchu.
Filip: Zpomaluje však samotný proces hoření, ačkoli sám se hoření neúčastní. Přesto nedokáže snížit teplotu hoření.
Michael: However as soon as I stop applying a powder we’ve still got the wood, we still have the oxygen from the air and we still have the high temperature.
Jakmile však přeruším hašení práškem, stále tu máme dřevo, stále je tu kyslík ze vzduchu a stále máme vysokou teplotu.
Filip: Takže všechny tři základní podmínky pro hoření zůstávají.
Tereza: Co je to vlastně hoření? Je to chemický děj, při němž vzniká teplo, světlo a kouř. Hoření spojujeme většinou se spalováním fosilních paliv, uhlí nebo třeba ropných výrobků.
Filip: Hoření – to je oxidace. Spalovaná látka předává elektrony druhé látce, okysličovadlu. Je spousta látek, které však k hoření nepotřebují kyslík ze vzduchu.
Tereza: Obsahují už totiž kyslík, vázaný chemicky přímo ve svých molekulách. Jsou to třeba výbušniny anebo raketová paliva.
Michael: A simple, cheap and effective way to put out a wood fire is using simple water.
Jednoduchý, levný a účinný způsob, jak uhasit dřevo, je použít obyčejnou vodu.
Tereza: O tom, že se oheň nesnáší s vodou, věděli už naši dávní předkové v dobách, kdy po dnešních moderních hasicích prostředcích nebylo ještě ani stopy.
Filip: Jak vidíte, palivo zůstává, kyslík ze vzduchu také nemizí. Ale vodou se nám podařilo snížit teplotu hoření.
Filip: Voda má totiž obdivuhodnou schopnost pohlcovat obrovské množství tepla. A proto je tak dobré hasivo.
Michael: My, vědci, říkáme, že voda má velmi velké skupenské teplo. Což znamená, že k tomu, abychom přeměnili vodu na páru, potřebujeme mnoho energie.
Filip: Můžete si to názorně předvést doma – pomocí svíčky …
Michael: … a balónku.
Michael: Prosím.
Filip: Děkuji.
Michael: Plamen vypálil v pružném balónku dírku, a tak balónek praskl.
Tereza: Druhý balónek jsme zčásti naplnili studenou vodou.
Michael: Voda v balonku pohlcuje teplo z plamene svíčky a udržuje tak gumu balónku pod její zápalnou teplotou.
Filip: A balónek tak nepraskne.
Tereza: K úspěšnému zdolání začínajícího požáru u vás doma, v kanceláři, v autě nebo na chatě stačí i malé hasicí spreje. Obsahují vodu a smáčedlo a jejich hasivo je netoxické, zdravotně nezávadné a biologicky odbouratelné.
Filip: Toto je hliník. Patří mezi lehké kovy, které také hoří, ovšem při velice vysokých teplotách – až tři tisíce stupňů. Jak je uhasit?
Tereza: I elektron, slitina hliníku s hořčíkem, vyžaduje jako každé palivo vstupní – iniciační energii. Když však vzplane, je agresivní a velice nebezpečný.
Filip: Zkoušíme nejprve oxid uhličitý. Ten zdaleka nestačí vytlačovat kyslík z okolí, aby se prudké hoření přerušilo.
Tereza: Vysoká teplota naopak CO2 rozkládá na oxid uhelnatý a kyslík, který hoření podporuje.
Michael: I vy doma si můžete vyrobit svůj vlastní hasicí přístroj s CO2. Stačí k tomu troška kuchyňské chemie. Filipe.
Filip: Náš dobře známý kypřicí prášek.
Michael: That’s sodium carbonate.
To je uhličitan sodný.
Filip: Pak přidáme trochu octa.
Michael: That’s acetic acid.
To je kyselina octová.
Tyto dvě sloučeniny spolu reagují a vzniká CO2.
Those are the little bubbles there. Carbon dioxide is heavier than air. So the carbon dioxide inside the glass is pushing out all the molecules of nitrogen and oxygen and will left with just carbon dioxide inside. Now if I take this burning splint, we have wood, that’s the fuel, we’ve got oxygen from the air – 20 %, that’s the oxidant. If I place it into our carbon dioxide …
Jsou to tyto malé bublinky. Oxid uhličitý je těžší než vzduch. Oxid uhličitý ve sklenici vytlačuje všechny molekuly dusíku a kyslíku, takže uvnitř zůstane jen oxid uhličitý. Když si teď vezmu hořící špejli, máme tedy dřevo – to je palivo, máme kyslík ze vzduchu – 20 procent, to je okysličovadlo. Když ji vložím do oxidu uhličitého,…
Filip: … plamen zhasl.
Filip: Hořící elektron teď zkoušíme uhasit vodou.
Tereza: Je to velice nebezpečný pokus. Voda se při vysoké teplotě hořícího elektronu nejprve okamžitě mění v páru a ta se ihned rozkládá na kyslík a vodík.
Filip: Tato směs je velice výbušná, což také vmžiku dokazuje. Je jasné, proč hlavní motory raketoplánu pohání právě vodík s kyslíkem.
Tereza: Hořící elektron zvládne jen speciální hasicí prášek. A v nouzi byste jej mohli snad jen zasypat pískem.
Filip: A teď se podíváme na další druh hořlavé látky – kapaliny.
Filip:Už v prvních okamžicích po vzplanutí jsme pocítili, že kapalné uhlovodíky mají o poznání vyšší sálavé teplo a dravější plameny.
Tereza: Nejprve opět zkoušíme náš oblíbený oxid uhličitý. Jeho nasazení na oheň na otevřeném prostranství není účinné. Zředění kyslíku ze vzduchu vydrží jen krátkou chvilku během hašení.
Filip: K hašení ropných látek není vhodná ani voda. Těžší voda, která se s hořlavinou nemísí, ji vyvrhuje ven.
Tereza: Na pomoc bereme práškový přístroj. Michael zjišťuje, že hasit je třeba z větší vzdálenosti. Práškový oblak pohlcuje plameny a nakonec oheň zdolá.
Filip: Účinným hasivem na hořící kapalné látky je také pěna. Její proud a množství však musí být dostatečné, aby vytvořily bariéru, která zabrání přístupu vzduchu a dalšímu hoření.
Filip: V této místnosti budeme hasit elektrickou instalaci. Michaele, to musí být tahle skříň.
Michael: To je ona, to je ona.
Filip: Pozor! Nehasit vodou ani pěnovými hasicími přístroji. No, kdyby byla pod proudem, tak dostaneme ránu, to je jasný.
Michael: That’s right. What we can use is either carbon dioxide or powder. But the first thing we have to do is switch off the mains.
To je pravda. Můžeme použít buď oxid uhličitý, nebo prášek. Nejprve ale musíme vypnout přívod proudu.
Filip: Speciálním druhem hořlavin jsou jedlé oleje a tuky. Takový plamen v pánvičce může způsobit požár celého našeho bytu. Je důležité vědět, jak tento olej správně uhasit. Hlavně žádnou paniku!
Michael: The first thing you have to do is remove the source of heat to the pan. That’s what Peter’s going to do right now. And then you have to take a damp cloth, not a wet one a damp so dip it into water and squeeze out the excess water. And then you have to take and put the damp cloth over the fire.
Nejdřív musíte odstranit zdroj tepla pod pánví. To teď právě udělá Petr. Pak si musíte vzít vlhký hadr, ne mokrý, ale jen vlhký. Takže jej namočíte ve vodě a vyždímáte přebytečnou vodu. A pak ten vlhký hadr přetáhnete přes oheň.
Michael: The cloth closes a system and doesn’t allow any more oxygen to get in and feed the fire. That way we put it out.
Hadr uzavře nádobu a nedovolí, aby se další kyslík dostal dovnitř a živil oheň. Takto jej uhasíme.
Filip: Většina lidí dělá zásadní chybu: sahá po prvním hasivu, co mají po ruce. Tedy po vodě. Tak si pojďme nasimulovat situaci, co se stane, když olej hasíme vodou.
Michael: That’s what happens outside in the open. Now let’s take a look at the same thing but in the inside, in a closed space very similar to the kitchen at home.
Takhle to probíhá na otevřeném prostranství. Teď se podívejme na totéž, ale v uzavřeném prostoru, velice podobném kuchyni doma.
Tereza: Blíží se večer a Michaela s Filipem čeká nejtěžší úkol. Tým specialistů brněnského učiliště požární ochrany jim ve speciálním trenažéru vytvoří podmínky velice blízké skutečnému velkému požáru. Na konci dlouhého kontejneru se rozhořívá hromada dřevěných palet. Temný kouř signalizuje, že oheň hoří za nedostatku kyslíku. V horní části umělé chodby se v horkém vzduchu shromažďují jedovaté zplodiny hoření – největší nebezpečí pro lidi, kteří před ohněm nestačili uniknout.
Filip: Poslední instrukce a vyrážíme do chodby.
Filip: Hasiči jsou vybaveni dýchacími přístroji se stlačeným vzduchem. Masky je chrání před vdechnutím toxických plynů ale i horkého vzduchu, který by popálil jejich plíce.
Hasič: Čtyři sta padesát stupňů.
Tereza:Speciální ochranný oděv odolává sálavému teplu a účinně chrání před rychlým proniknutím horka k tělu.
Hasič: Šest set stupňů.
Tereza:Hořlavé horké plyny, které se hromadí v uzavřených prostorách, se mohou vznítit a rychle se šíří podél stropu. Při dalším nárůstu teploty může dojít až ke vznícení všech hořlavých látek v celém objemu uzavřené místnosti. Proto je důležité její chlazení vodou.
Michael: Opravdu těžká práce…
Michael: Tak jsme myslím splnili to, proč jsme tady přišli.
Filip: No jasně.
Tereza: Boj s ohněm – to je nejen zajímavá chemie a fyzika, ale i napětí, nebezpečí a dřina.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough