Ild - Fire

For anden anvendelse, se Fire (disambiguation) og Firing (disambiguation) .

En udendørs træbrand
Tænding og slukning af en bunke træspåner
Brandkortene viser lokaliteterne for aktivt brændende brande rundt om i verden månedligt, baseret på observationer fra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) på NASAs Terra -satellit . Farverne er baseret på en optælling af antallet (ikke størrelsen) af brande, der observeres inden for et område på 1.000 kvadratkilometer. Hvide pixels viser den høje ende af optællingen-hele 100 brande i et område på 1.000 kvadratkilometer om dagen. Gule pixels viser op til 10 brande, orange viser så mange som fem brande og røde områder så få som én brand om dagen.
Fire fra en nytårsaften grill .
Kulfyring.

Brand er den hurtige oxidation af et materiale ( brændstof ) i eksoterme kemiske proces forbrænding , frigiver varme , lys og forskellige reaktionsprodukter produkter . Ild er varm, fordi omdannelsen af ​​den svage dobbeltbinding i molekylært oxygen, O 2 , til de stærkere bindinger i forbrændingsprodukterne kuldioxid og vand frigiver energi (418 kJ pr. 32 g O 2 ); brændstofets bindingsenergier spiller kun en mindre rolle her. På et bestemt tidspunkt i forbrændingsreaktionen, kaldet tændingspunktet, dannes der flammer. Den flamme er den synlige del af branden. Flammer består primært af kuldioxid, vanddamp, ilt og nitrogen. Hvis de er varme nok, kan gasserne blive ioniseret til at producere plasma . Afhængigt af stofferne, der er tændt, og eventuelle urenheder udenfor, vil flammens farve og brandens intensitet være forskellige.

Brand i sin mest almindelige form kan resultere i brand , som har potentiale til at forårsage fysisk skade ved forbrænding . Ild er en vigtig proces, der påvirker økologiske systemer rundt om i verden. De positive virkninger af ild omfatter stimulering af vækst og vedligeholdelse af forskellige økologiske systemer. Dets negative virkninger omfatter livsfare og ejendom, atmosfærisk forurening og vandforurening. Hvis ild fjerner beskyttende vegetation , kan kraftig nedbør føre til en stigning i jorderosion af vand . Når vegetationen brændes, frigives nitrogenet, den indeholder, i atmosfæren, i modsætning til elementer som kalium og fosfor, der forbliver i asken og hurtigt genbruges i jorden. Dette tab af kvælstof forårsaget af en brand medfører en langsigtet reduktion af jordens frugtbarhed, men denne frugtbarhed kan potentielt genvindes, da molekylært nitrogen i atmosfæren " fikseres " og omdannes til ammoniak af naturlige fænomener som f.eks. Lyn og bælgplanter , der er "nitrogenfikserende" såsom kløver , ærter og grønne bønner .

Ild er blevet brugt af mennesker i ritualer , i landbruget til rydning af land, til madlavning, frembringelse af varme og lys, til signalering, fremdrift, smeltning , smedning , forbrænding af affald, kremering og som et våben eller ødelæggelsesmåde.

Fysiske egenskaber

Kemi

Hovedartikel: Forbrænding
Fire tetraeder

Brande starter, når en brændbar eller et brændbart materiale, i kombination med en tilstrækkelig mængde af et oxidationsmiddel , såsom oxygengas eller en anden oxygenrige forbindelse (om der findes ikke-oxygen-iltningsmidler), udsættes for en varmekilde eller omgivende temperatur over flammepunkt for blandingen af brændstof /oxidator og er i stand til at opretholde en hastighed af hurtig oxidation, der frembringer en kædereaktion . Dette kaldes almindeligvis ildtetraeder . Ild kan ikke eksistere uden alle disse elementer på plads og i de rigtige proportioner. For eksempel vil en brandfarlig væske kun begynde at brænde, hvis brændstoffet og ilt er i de rigtige proportioner. Nogle brændstof-oxygen-blandinger kan kræve en katalysator , et stof, der ikke forbruges, når det tilsættes, i nogen kemisk reaktion under forbrænding, men som gør det muligt for reaktanterne lettere at forbrænde.

Når den er antændt, skal en kædereaktion finde sted, hvor brande kan opretholde deres egen varme ved yderligere frigivelse af varmeenergi i forbrændingsprocessen og kan forplante sig, forudsat at der er en kontinuerlig forsyning af en oxidator og brændstof.

Hvis oxidatoren er ilt fra den omgivende luft, er tilstedeværelsen af ​​en tyngdekraft eller en lignende kraft forårsaget af acceleration nødvendig for at producere konvektion , som fjerner forbrændingsprodukter og bringer iltforsyning til ilden. Uden tyngdekraft omgiver en brand sig hurtigt med sine egne forbrændingsprodukter og ikke-oxiderende gasser fra luften, som udelukker ilt og slukker ilden. På grund af dette, at risikoen for brand i et rumfartøj er lille, når den er i friløb i inertial flyvning. Dette gælder ikke, hvis der tilføres ilt til ilden ved en anden proces end termisk konvektion.

Ild kan slukkes ved at fjerne et af elementerne i brandtetraederet. Overvej en naturgasflamme, f.eks. Fra en brændeovn. Branden kan slukkes med et af følgende:

  • slukning af gastilførslen, som fjerner brændstofkilden;
  • dækker flammen fuldstændigt, hvilket kvæler flammen, da forbrændingen både bruger den tilgængelige oxidator (oxygenet i luften) og fortrænger den fra området omkring flammen med CO 2 ;
  • anvendelse af vand, som fjerner varme fra ilden hurtigere end ilden kan producere den (på samme måde vil blæser hårdt på en flamme fortrænge varmen fra den i øjeblikket brændende gas fra dens brændstofkilde til samme ende), eller
  • anvendelse af et hæmmende kemikalie, såsom Halon, på flammen, som bremser selve den kemiske reaktion, indtil forbrændingshastigheden er for langsom til at opretholde kædereaktionen.

I modsætning hertil intensiveres ilden ved at øge den samlede forbrændingshastighed. Metoder til at gøre dette omfatter at balancere brændstof- og oxidationsmængden til støkiometriske proportioner, øge brændstof- og oxidationsindholdet i denne afbalancerede blanding, øge omgivelsestemperaturen, så brandens egen varme er bedre i stand til at opretholde forbrænding eller tilvejebringe en katalysator, en ikke- reaktantmedium, hvori brændstoffet og oxidationsmidlet lettere kan reagere.

Flamme

Hovedartikel: Flamme
Se også: Flammetest
Et stearinlys 's flamme
Northwest Crown Fire Experiment, Canada
Foto af en brand taget med 1/4000th af en anden eksponering
Ild påvirkes af tyngdekraften. Til venstre: Flamme på jorden; Til højre: Flamme på ISS

En flamme er en blanding af reagerende gasser og faste stoffer, der udsender synligt, infrarødt og undertiden ultraviolet lys, hvis frekvensspektrum afhænger af den kemiske sammensætning af det brændende materiale og mellemreaktionsprodukter. I mange tilfælde, såsom afbrænding af organisk stof , for eksempel træ, eller ufuldstændig forbrænding af gas, frembringer glødende faste partikler kaldet sod det velkendte rød-orange skær af "ild". Dette lys har et kontinuerligt spektrum . Komplet forbrænding af gas har en lys blå farve på grund af emission af enkeltbølgelængdestråling fra forskellige elektronovergange i de ophidsede molekyler dannet i flammen. Normalt er ilt involveret, men hydrogenforbrænding i chlor frembringer også en flamme, der producerer hydrogenchlorid (HCl). Andre mulige kombinationer, der producerer flammer, blandt mange, er fluor og hydrogen og hydrazin og nitrogentetroxid . Brint og hydrazin/ UDMH- flammer er ligeledes lyseblå, mens brændende bor og dets forbindelser, vurderet i midten af ​​det 20. århundrede som et brændstof med høj energi til jet- og raketmotorer , udsender intens grøn flamme, hvilket fører til dets uformelle kaldenavn "Green Dragon" .

En flammes glød er kompleks. Sort kropsstråling udsendes fra sod-, gas- og brændstofpartikler, selvom sodpartiklerne er for små til at opføre sig som perfekte sorte legemer. Der er også fotonemission af de-exciterede atomer og molekyler i gasserne. Meget af strålingen udsendes i de synlige og infrarøde bånd. Farven afhænger af temperaturen for sortlegemets stråling og af kemisk sammensætning af emissionsspektrene . Den dominerende farve i en flamme ændres med temperaturen. Fotoet af skovbranden i Canada er et glimrende eksempel på denne variation. I nærheden af ​​jorden, hvor der forekommer mest afbrænding, er ilden hvid, den varmeste farve for organisk materiale generelt eller gul. Over det gule område ændres farven til orange, som er køligere, derefter rød, som stadig er køligere. Over det røde område forekommer der ikke længere forbrænding, og de ubrændte carbonpartikler er synlige som sort røg .

Den almindelige fordeling af en flamme under normale tyngdekraftsbetingelser afhænger af konvektion , da sod har tendens til at stige til toppen af ​​en generel flamme, som i et lys under normale tyngdekraftsforhold, hvilket gør den gul. I mikro tyngdekraft eller nul tyngdekraft , såsom et miljø i det ydre rum , forekommer der ikke længere konvektion, og flammen bliver kugleformet, med en tendens til at blive mere blå og mere effektiv (selvom den kan gå ud, hvis den ikke flyttes støt, da CO 2 fra forbrænding spredes ikke så let i mikrogravitation og har en tendens til at kvæle flammen). Der er flere mulige forklaringer på denne forskel, hvoraf den mest sandsynlige er, at temperaturen er tilstrækkeligt jævnt fordelt til, at der ikke dannes sod og fuldstændig forbrænding. Eksperimenter fra NASA afslører, at diffusionsflammer i mikrogravitation tillader mere sod at blive fuldstændigt oxideret, efter at de er produceret, end diffusionsflammer på Jorden på grund af en række mekanismer, der opfører sig anderledes i mikrogravitation i forhold til normale tyngdekraftsforhold. Disse opdagelser har potentielle anvendelser inden for anvendt videnskab og industri , især hvad angår brændstofeffektivitet .

I forbrændingsmotorer tages forskellige trin for at fjerne en flamme. Metoden afhænger hovedsageligt af, om brændstoffet er olie, træ eller et højenergibrændstof som f.eks. Jetbrændstof .

Typiske adiabatiske temperaturer

Hovedartikel: Adiabatisk flammetemperatur

Den adiabatiske flammetemperatur for et givet brændstof- og oxidationspar er den temperatur, ved hvilken gasserne opnår stabil forbrænding.

Brandvidenskab og økologi

Hovedartikel: Brandøkologi

Hvert naturligt økosystem har sit eget brandregime , og organismerne i disse økosystemer er tilpasset eller afhængige af dette brandregime. Ild skaber en mosaik af forskellige habitatplaster , hver på et andet successionsstadium . Forskellige arter af planter, dyr og mikrober har specialiseret sig i at udnytte et bestemt stadium, og ved at skabe disse forskellige typer pletter, tillader ild et større antal arter at eksistere i et landskab.

Brandvidenskab er en gren af fysisk videnskab, der omfatter brandadfærd, dynamik og forbrænding . Anvendelser af brand videnskab omfatte brandsikring , brand undersøgelse , og løbeild ledelse.

Fossil rekord

Hovedartikel: Fossil registrering af brand

Den fossile brandregistrering dukker først op med etableringen af ​​en landbaseret flora i den midterordoviciske periode, for 470  millioner år siden , hvilket tillader ophobning af ilt i atmosfæren som aldrig før, da de nye horder af landplanter pumpede det ud som et affaldsprodukt. Når denne koncentration steg over 13%, tillod det muligheden for brande . Wildfire blev første gang registreret i den sen -siluriske fossilrekord, for 420  millioner år siden , af fossiler af forkullede planter. Bortset fra en kontroversiel kløft i sen Devon har kul været til stede siden. Niveauet af atmosfærisk ilt er tæt forbundet med forekomsten af ​​trækul: klart ilt er nøglefaktoren i overflod af brande. Ild blev også mere rigelig, da græsser udstrålede og blev den dominerende komponent i mange økosystemer for omkring 6 til 7 millioner år siden ; denne tænding gav tinder, der muliggjorde hurtigere spredning af ild. Disse udbredte brande kan have indledt en positiv tilbagemeldingsproces , hvorved de producerede et varmere og mere tørt klima, der var mere befordrende for ild.

Menneskelig kontrol

Tidlig menneskelig kontrol

Hovedartikel: Kontrol med ild fra tidlige mennesker
Bushman starter en brand i Namibia
Tændingsproces for en tændstik

Evnen til at kontrollere ilden var en dramatisk ændring i de tidlige menneskers vaner. At lave ild til at generere varme og lys gjorde det muligt for mennesker at lave mad, samtidig øge sorten og tilgængeligheden af ​​næringsstoffer og reducere sygdom ved at dræbe organismer i maden. Den producerede varme ville også hjælpe folk med at holde varmen i koldt vejr, så de kunne leve i køligere klimaer. Ild holdt også natlige rovdyr i skak. Der findes beviser for tilberedt mad fra 1  million år siden , selvom ilden sandsynligvis ikke blev brugt kontrolleret før for 400.000 år siden. Der er nogle tegn på, at ild kan have været brugt på en kontrolleret måde for omkring 1 million år siden. Beviser bliver udbredt for omkring 50 til 100 tusinde år siden, hvilket tyder på regelmæssig brug fra denne tid; interessant nok begyndte modstanden mod luftforurening at udvikle sig i menneskelige befolkninger på et lignende tidspunkt. Brugen af ​​ild blev gradvist mere sofistikeret, idet den blev brugt til at skabe kul og til at kontrollere dyrelivet fra 'titusinder' år siden.

Ild har også været brugt i århundreder som en tortur- og henrettelsesmetode, hvilket fremgår af døden ved brænding samt torturanordninger såsom jernstøvlen , som kunne fyldes med vand, olie eller endda bly og derefter opvarmes over en åben ild til bærerens smerte.

Maleri af katedralen og Akademiet bygning efter store brand i Turku , som Gustaf Wilhelm Finnberg 1827

Ved den neolitiske revolution under indførelsen af ​​kornbaseret landbrug brugte mennesker over hele verden ild som et redskab i landskabsforvaltning . Disse brande var typisk kontrollerede forbrændinger eller "kølige brande", i modsætning til ukontrollerede "varme brande", som skader jorden. Varme brande ødelægger planter og dyr og bringer samfund i fare. Dette er især et problem i nutidens skove, hvor traditionel afbrænding forhindres for at tilskynde til vækst af tømmerafgrøder. Kølige brande udføres generelt om foråret og efteråret. De rydder undervækst og brænder biomasse op, der kan udløse en varm brand, hvis den bliver for tæt. De giver et større udvalg af miljøer, hvilket tilskynder til spil- og plantemangfoldighed. For mennesker gør de tætte, ufremkommelige skove, der kan krydses. En anden menneskelig anvendelse til brand i forbindelse med landskabsforvaltning er dens anvendelse til at rydde jord til landbrug. Slash-and-burn landbrug er stadig almindeligt i store dele af det tropiske Afrika, Asien og Sydamerika. "For små landmænd er det en bekvem måde at rydde tilgroede områder og frigive næringsstoffer fra stående vegetation tilbage i jorden", sagde Miguel Pinedo-Vasquez, en økolog ved Earth Institute's Center for Environmental Research and Conservation . Denne nyttige strategi er imidlertid også problematisk. Stigende befolkning, fragmentering af skove og opvarmning af klima gør jordoverfladen mere tilbøjelig til stadigt større undsluppede brande. Disse skader økosystemer og menneskelig infrastruktur, forårsager sundhedsproblemer og sender spiraler af kulstof og sod op, der kan tilskynde til endnu mere opvarmning af atmosfæren - og dermed føde tilbage til flere brande. Globalt i dag brænder hele 5 millioner kvadratkilometer - et område mere end halvdelen af ​​USA's størrelse - på et givet år.

Senere menneskelig kontrol

Der er mange moderne anvendelser af ild. I sin bredeste forstand bruges ild af næsten alle mennesker på jorden i kontrollerede omgivelser hver dag. Brugere af forbrændingskøretøjer anvender ild, hver gang de kører. Termiske kraftværker leverer elektricitet til en stor procentdel af menneskeheden.

Hamborg efter fire brandbomber i juli 1943, der kostede anslået 50.000 mennesker livet

Brug af ild i krigsførelse har en lang historie . Ild var grundlaget for alle tidlige termiske våben . Homer forklarede brugen af ​​ild af græske soldater, der gemte sig i en træhest for at brænde Troja under den trojanske krig . Senere brugte den byzantinske flåde græsk ild til at angribe skibe og mænd. I Første Verdenskrig blev de første moderne flammekastere brugt af infanteri og blev med succes monteret på pansrede køretøjer i Anden Verdenskrig. I den sidste krig blev brandbomber brugt af akser og allierede ens, især på Tokyo, Rotterdam, London, Hamborg og, notorisk, i Dresden ; i de to sidstnævnte tilfælde firestorms blev bevidst forårsaget, i hvilken en ring af ild omgiver hver by blev trukket indad ved en updraft forårsaget af en central klynge af brande. Det amerikanske hærs luftvåben anvendte også i vid udstrækning brandstigninger mod japanske mål i de sidste måneder af krigen, og ødelagde hele byer, der primært var konstrueret af træ- og papirhuse. Brugen af napalm blev anvendt i juli 1944 mod slutningen af Anden Verdenskrig ; selvom brugen ikke fik offentlig opmærksomhed før Vietnamkrigen . Molotovcocktails blev også brugt.

Produktiv brug af energi

Et kulfyret kraftværk i Folkerepublikken Kina
Handicapjusteret leveår for brande pr. 100.000 indbyggere i 2004
  ingen data
  mindre end 50
  50-100
  100–150
  150-200
  200–250
  250–300
  300–350
  350–400
  400–450
  450–500
  500–600
  mere end 600

Indstilling af brændstof brænder frigiver brugbar energi. Træ var et forhistorisk brændstof og er stadig levedygtigt i dag. Brugen af fossile brændstoffer , såsom olie , naturgas og kul , i kraftværker leverer langt størstedelen af ​​verdens elektricitet i dag; Det Internationale Energiagentur oplyser, at næsten 80% af verdens strøm kom fra disse kilder i 2002. Branden i et kraftværk bruges til at opvarme vand, hvilket skaber damp, der driver møller . Møllerne drejer derefter en elektrisk generator for at producere elektricitet. Ild bruges også til at levere mekanisk arbejde direkte i både eksterne og forbrændingsmotorer .

Det ubrændbare faststof forbliver af et brændbart materiale, der er tilbage efter en brand, kaldes klinker, hvis dets smeltepunkt er under flammetemperaturen, så det smelter og derefter størkner, når det afkøles, og aske, hvis dets smeltepunkt er over flammetemperaturen.

Brandhåndtering

Behændigt at kontrollere en brand for at optimere dens størrelse, form og intensitet kaldes generelt brandstyring , og de mere avancerede former for den, som traditionelt (og nogle gange stadig) praktiseres af dygtige kokke, smede , jernmestre og andre, er højt kvalificerede aktiviteter . De omfatter viden om valg af hvilke træsorter, trækul eller mineralkul, der skal brændes; hvordan man arrangerer brændstoffet; hvordan man brænder ilden både i tidlige faser og i vedligeholdelsesfaser; hvordan man modulerer mængden af ​​varme, flammer og røg, der passer til den ønskede anvendelse; hvordan man bedst banker en brand for at blive genoplivet senere; hvordan man vælger, designer eller ændrer brændeovne, kulovne, bageovne og industrielle ovne ; og så videre. Detaljerede redegørelser for brandhåndtering er tilgængelige i forskellige bøger om smedning, om dygtig camping eller militær spejdning og om den indenlandske kunst i tidligere århundreder.

Beskyttelse og forebyggelse

Uddybende artikler: Wildfire og Brandsikring

Programmer til forebyggelse af naturbrande rundt om i verden kan anvende teknikker som f.eks. Brug af vildmark og foreskrevne eller kontrollerede forbrændinger . Wildland brandanvendelse refererer til enhver brand af naturlige årsager, der overvåges, men får lov til at brænde. Kontrollerede forbrændinger er brande, der antændes af offentlige instanser under mindre farlige vejrforhold.

Brandbekæmpelse leveres i de fleste udviklede områder for at slukke eller indeholde ukontrollerede brande. Uddannede brandmænd bruger brandapparater , vandforsyningsressourcer såsom vandledninger og brandhaner, eller de kan bruge skum af klasse A og B afhængigt af, hvad der fodrer ilden.

Brandforebyggelse har til formål at reducere antændelseskilder. Brandforebyggelse omfatter også uddannelse i at lære folk, hvordan man undgår at forårsage brand. Bygninger, især skoler og høje bygninger, gennemfører ofte brandøvelser for at informere og forberede borgerne på, hvordan de skal reagere på en bygningsbrand. Målrettet at starte ødelæggende brande udgør brandstiftelse og er en forbrydelse i de fleste jurisdiktioner.

Model bygningsreglementer kræver passiv brandbeskyttelse og aktive brandslukningssystemer for at minimere skader som følge af en brand. Den mest almindelige form for aktiv brandsikring er brandsprinklere . For at maksimere passiv brandsikring af bygninger testes byggematerialer og inventar i de fleste udviklede lande for brandresistens , brændbarhed og brandbarhed . Polstring , gulvtæpper og plast, der bruges i køretøjer og fartøjer, testes også.

Hvor brandforebyggelse og brandsikring ikke har forhindret skader, kan brandforsikring afbøde den økonomiske indvirkning.

Denne visualisering viser brande opdaget i USA fra juli 2002 til juli 2011. Se efter brande, der pålideligt brænder hvert år i de vestlige stater og på tværs af Sydøst.

Restaurering

Brandskadet restaurant venter på nedrivning

Der anvendes forskellige restaureringsmetoder og foranstaltninger afhængigt af den type brandskade, der opstod. Restaurering efter brandskader kan udføres af ejendomsforvaltningsteam , bygningsvedligeholdelsespersonale eller af husejerne selv; kontakt af en certificeret professionel brandskadespecialist anses dog ofte som den sikreste måde at genoprette brandskadede ejendomme på grund af deres uddannelse og omfattende erfaring. De fleste er normalt opført under "Brand- og vandrestaurering", og de kan hjælpe med at fremskynde reparationer, hvad enten det er for enkelte boligejere eller for de største institutioner.

Brand- og vandrestaurationsvirksomheder er reguleret af den relevante stats afdeling for forbrugeranliggender - normalt statens entreprenørers licensudvalg. I Californien skal alle brand- og vandrestaureringsvirksomheder registrere sig hos California Contractors State License Board. I øjeblikket har California Contractors State License Board ingen specifik klassifikation for "restaurering af vand og brand." Derfor kræver Entreprenørens State License Board både en asbestcertificering (ASB) samt en nedrivningsklassificering (C-21) for at udføre brand- og vandrestaureringsarbejde.

Se også

Referencer

Noter

Citater

Kilder

eksterne links