Есть несколько вещей, столь же привлекательных,как огонь.
Они красивы и смертельны, непредсказуемы и таинственны. Мы боимся их, создаем, убиваем и защищаем от них, потому что в мире мало сил, разрушающих их.
Тысячи акров леса могут сгореть за считанные часы или дни, если ветры правильные, а топливо достаточно сухое.
Учитывая, насколько распространен и универсален огонь, он поднимает общий вопрос - есть ли что-то, что огонь не может сжечь или растопить?
Сжигание против таяния
Прежде чем мы углубимся в ограничения огня, мы должны начать с краткого обзора различий между горением и таянием; в то время как огонь может делать обе эти вещи, вовлеченные процессы не одинаковы.
Когда что-то тает, например, кубик льда, это означает изменение фазы.
Другими словами, лед переходит из твердого состояния воды в жидкое состояние воды, но химический состав самого материала не изменяется. Точно так же, когда плитка шоколада тает в вашей сумке в жаркий день, она переходит из твердого состояния в жидкое состояние, но вкус и базовый состав никак не меняются, только форма.
однако когда что-то горит, это представляет собой окислительную химическую реакцию, при которой сжигаемый материал будет химически превращаться в другие вещества с другими характеристиками.
Дерево является наиболее распространенным примером этого. В отличие от льда или шоколада, древесина не может плавиться, потому что температура сгорания ниже температуры плавления;
Пожар начнется до того, как материал сменит фазу на «жидкую» древесину.
Когда вы бросаете бревно на огонь, дрова начинают нагреваться до тех пор, пока не достигнут точки воспламенения, где топливо - углеводороды дров - могут взаимодействовать с кислородом в воздухе и воспламеняться, то есть начинают гореть.
Это обычно происходит, когда древесина достигает температуры 500 градусов по Фаренгейту, хотя дым будет выделяться при температуре около 300 градусов по Фаренгейту.
Дым состоит из соединений водорода, углерода и кислорода, включая диоксид углерода и другие летучие газы.
Материал, оставленный в вашем камине или кольце для костра, состоит из угля и пепла.
Обугливание - это, по сути, чистый углерод и основа древесного угля, а зола состоит из минералов в древесине, которые не могут быть сожжены в виде газа.
Хотя «огонь» сам по себе является химической реакцией, видимое пламя, которое вы видите, на самом деле представляет собой состояние вещества, известное как плазма, в котором горячие газы постоянно реагируют и испускают свет, потому что они все еще ионизируются. Температура этих выделяемых газов и самого пожара, как правило, составляют около 1100 градусов по Фаренгейту, в то время как древесный уголь, который сгорает после выделения летучих газов, сгорает примерно в два раза выше этой температуры - 2000 градусов по Фаренгейту.
Что может не повлиять на огонь?
В то время как 2000 градусов по Фаренгейту невероятно горячи и очень опасны, есть много веществ с точками сгорания выше этой температуры.
В среднем, большинство пожаров в доме сгорают от 1000 до 2000 градусов по Фаренгейту, поэтому в вашем доме есть много вещей, которые не будут сгорать.
Например, ваши ювелирные украшения, которые могут быть изготовлены из золота и серебра, имеют температуру плавления 1950 и 1700 градусов соответственно, а ваши бриллианты абсолютно безопасны и имеют температуру плавления 6000 градусов. Большинство драгоценных камней одинаково высоки с точки зрения их температуры плавления. Температура плавления стали составляет около 2500 градусов по Фаренгейту, поэтому большинство ваших инструментов и посуды выживут при обычном пожаре в доме, как и большинство инструментов в вашем гараже.
Однако мы рассматривали только нормальный пожар, который сжигает в основном топливо / объекты на основе углерода с низкими температурами сгорания.
Трудно создать огонь, который горит горячее этого, но далеко не невозможно. Если вы проведете электрический ток через газ, он будет плазмообразовать, подобно тому, как это происходит в разноцветном пламени над огнем, но температура этих газов может подняться до температуры 36 000 градусов по Фаренгейту. Такие интенсивные уровни концентрированного тепла наблюдаются в плазменной сварке и других смежных областях.
Эта температура должна плавиться практически во всем, но она не обязательно заставляет все «гореть».
Вопрос о том, что вещи не могут «сгореть», несколько неясен, поскольку реакции горения, т. Е. Горения, обычно классифицируются как реакции с участием углеводородов и кислорода. Некоторым материалам свойственны структурные или химические препятствия для сжигания в присутствии кислорода, а некоторые другие материалы не имеют водорода, который может гореть.
При этом кислород - не единственный газ, который может привести к экзотермической реакции. Исследования показали, что фтор, азот и углекислый газ могут поддерживать реакции горения менее распространенных материалов, когда условия являются правильными.
Если вы пытаетесь найти то, что никогда не сгорит, благородные газы являются отличным примером.
Они «удовлетворены» своими нынешними структурами и полностью довольны тем, что не реагируют, особенно с точки зрения сгорания. Они могут реагировать при стрессе в экстремальных условиях, но на самом деле никогда не «сгорят» по стандартному определению.
Заключение
К огню всегда следует относиться серьезно, так как он обладает таким разрушительным потенциалом, и хорошо знать ограничения этих реакций, а также основные компоненты для их создания.
Несмотря на врожденные опасности, люди все еще очарованы огнем и тянутся, чтобы раздвинуть его границы.
Несколько лет назад исследователи создали самый огнестойкий материал в истории или, по крайней мере, материал с самой высокой температурой плавления.
Конкретная комбинация углерода, азота и гафния имеет температуру плавления 7,460 градусов по Фаренгейту.