Μπορεί η φωτιά να κάψει ή να λιώσει τα πάντα;

Η φωτιά είναι μια χημική αντίδραση που περιλαμβάνει τον συνδυασμό καυσίμου και οξυγόνου. Η θερμοκρασία μιας πυρκαγιάς μπορεί να φτάσει έως και τους 1.100 βαθμούς Φαρενάιτ. Η φωτιά δεν μπορεί να λιώσει τα πάντα, αλλά μπορεί να λιώσει χάλυβα που έχει σημείο τήξης 2.500 βαθμούς Φαρενάιτ.

Υπάρχουν λίγα πράγματα τόσο συναρπαστικά όσο μια φωτιά, ή οποιαδήποτε φωτιά για αυτό το θέμα. Είναι όμορφα και θανατηφόρα, απρόβλεπτα και μυστηριώδη. Τους φοβόμαστε, τους δημιουργούμε, τους σβήνουμε και τους προστατεύουμε γιατί υπάρχουν λίγες δυνάμεις στον κόσμο τόσο καταστροφικές. Χιλιάδες στρέμματα δάσους μπορούν να καούν μέσα σε λίγες ώρες ή μέρες εάν οι άνεμοι πνέουν σωστά και τα καύσιμα είναι αρκετά στεγνά.

(Φωτογραφία:Υπηρεσία Εθνικού Πάρκου)

Δεδομένου του πόσο διάχυτη και καθολική είναι η φωτιά, εγείρει ένα κοινό ερώτημα:υπάρχει κάτι που η φωτιά δεν μπορεί να κάψει ή να λιώσει;

Burning vs Melting

Πριν εμβαθύνουμε στους περιορισμούς της φωτιάς, θα πρέπει να ξεκινήσουμε με μια σύντομη ανασκόπηση της διαφοράς μεταξύ καύσης και τήξης. Ενώ η φωτιά μπορεί να κάνει και τα δύο αυτά πράγματα, οι διαδικασίες που εμπλέκονται δεν είναι οι ίδιες.

Όταν κάτι λιώνει, όπως ένα παγάκι, αντιπροσωπεύει μια αλλαγή φάσης. Με άλλα λόγια, ο πάγος αλλάζει από μια στερεή κατάσταση του νερού σε μια υγρή κατάσταση του νερού, αλλά η χημική σύσταση του ίδιου του υλικού δεν αλλάζει. Ομοίως, όταν μια μπάρα σοκολάτας λιώνει στην τσάντα σας μια ζεστή μέρα, αλλάζει από στερεά σε υγρή κατάσταση, αλλά η γεύση και η βασική σύνθεση δεν αλλάζουν με κανέναν τρόπο, αλλά μόνο η μορφή.

Όταν κάτι καίγεται, ωστόσο, αντιπροσωπεύει μια οξειδωτική χημική αντίδραση, όπου το υλικό που καίγεται θα μεταβληθεί χημικά σε άλλες ουσίες με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Το ξύλο είναι το πιο συνηθισμένο παράδειγμα αυτού. Σε αντίθεση με τον πάγο ή τη σοκολάτα, το ξύλο δεν μπορεί να λιώσει επειδή η θερμοκρασία καύσης είναι χαμηλότερη από το σημείο τήξης. θα ξεκινούσε μια φωτιά πριν το υλικό αλλάξει φάση σε «υγρό» ξύλο.

Όταν πετάτε ένα κούτσουρο στη φωτιά, το ξύλο αρχίζει να θερμαίνεται μέχρι να φτάσει σε ένα σημείο ανάφλεξης, όπου το καύσιμο - οι υδρογονάνθρακες του ξύλου - μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το οξυγόνο του αέρα και να αναφλεγούν, δηλ. να αρχίσουν να καίγονται. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν το ξύλο φτάσει σε θερμοκρασία 500 βαθμών Φαρενάιτ, αν και καπνός θα απελευθερωθεί στους 300 βαθμούς Φαρενάιτ περίπου. Ο καπνός αποτελείται από υδρογόνο, άνθρακα και ενώσεις οξυγόνου, συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του άνθρακα και άλλων πτητικών αερίων. Το υλικό που μένει στο τζάκι ή το δαχτυλίδι της φωτιάς σας αποτελείται από κάρβουνο και στάχτη. Ο άνθρακας είναι ουσιαστικά καθαρός άνθρακας και είναι η βάση του άνθρακα, ενώ η τέφρα αποτελείται από τα μέταλλα του ξύλου που δεν μπορούν να καούν με τη μορφή αερίου.

Ενώ η ίδια η "φωτιά" είναι μια χημική αντίδραση, οι ορατές φλόγες που βλέπετε είναι στην πραγματικότητα μια κατάσταση της ύλης γνωστή ως πλάσμα , στο οποίο τα θερμά αέρια αντιδρούν συνεχώς και εκπέμπουν φως, επειδή εξακολουθούν να ιονίζονται. Η θερμοκρασία αυτών των αερίων που εκπέμπονται, και η ίδια η φωτιά, συνήθως κορυφώνεται σε περίπου 1.100 βαθμούς Φαρενάιτ, ενώ ο άνθρακας που καίγεται μόλις απελευθερωθούν όλα τα πτητικά αέρια θα καεί σε περίπου διπλάσια θερμοκρασία - 2.000 βαθμούς Φαρενάιτ.

Τι δεν μπορεί να επηρεάσει η φωτιά;

Ενώ οι 2.000 βαθμοί Φαρενάιτ είναι απίστευτα ζεστοί και πολύ επικίνδυνοι, υπάρχουν πολλές ουσίες με σημεία καύσης υψηλότερα από αυτή τη θερμοκρασία. Κατά μέσο όρο, οι περισσότερες πυρκαγιές σπιτιών θα καούν μεταξύ 1.000 και 2.000 βαθμών Φαρενάιτ, επομένως υπάρχουν πολλά πράγματα στο σπίτι σας που δεν θα καταναλωθούν.

Τα κοσμήματά σας, για παράδειγμα, που μπορεί να είναι από χρυσό και ασήμι, έχουν σημεία τήξης 1.950 μοίρες και 1.700 μοίρες, αντίστοιχα, ενώ τα διαμάντια σας είναι απολύτως ασφαλή, με σημείο τήξης 6.000 μοίρες. Οι περισσότεροι πολύτιμοι πολύτιμοι λίθοι είναι εξίσου υψηλοί όσον αφορά το σημείο τήξης τους. Ο χάλυβας έχει σημείο τήξης περίπου 2.500 βαθμούς Φαρενάιτ, επομένως τα περισσότερα από τα εργαλεία και τα μαγειρικά σας σκεύη θα μπορούσαν να επιβιώσουν από μια κανονική φωτιά στο σπίτι, όπως και τα περισσότερα εργαλεία στο γκαράζ σας.

Ωστόσο, σκεφτήκαμε μόνο μια κανονική φωτιά, μια πυρκαγιά που καίει κυρίως καύσιμα/αντικείμενα με βάση τον άνθρακα με χαμηλές θερμοκρασίες καύσης. Είναι δύσκολο να δημιουργηθεί μια φωτιά που καίει πιο καυτή από αυτή, αλλά κάθε άλλο παρά αδύνατο. Εάν περάσετε ένα ρεύμα ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός αερίου, θα πλασματιστεί, παρόμοια με αυτό που συμβαίνει στις πολύχρωμες φλόγες πάνω από μια φωτιά, αλλά η θερμοκρασία αυτών των αερίων μπορεί να ανέλθει σε θερμοκρασίες 36.000 βαθμών Φαρενάιτ. Τέτοια έντονα επίπεδα συγκεντρωμένης θερμότητας φαίνονται στη συγκόλληση με τόξο πλάσματος και σε άλλα συναφή πεδία. Αυτή η θερμοκρασία θα πρέπει να μπορεί να λιώσει σχεδόν οτιδήποτε, αλλά δεν θα προκαλέσει απαραίτητα τα πάντα να "καούν".

Το ερώτημα για το τι πράγματα δεν μπορούν να «καούν» είναι κάπως ασαφές, καθώς οι αντιδράσεις καύσης, δηλαδή η καύση, ταξινομούνται συνήθως ως αντιδράσεις που περιλαμβάνουν υδρογονάνθρακες και οξυγόνο. Ορισμένα υλικά έχουν εγγενή δομικά ή χημικά εμπόδια στην καύση παρουσία οξυγόνου, και ορισμένα άλλα υλικά δεν έχουν υδρογόνο για να καούν. Τούτου λεχθέντος, το οξυγόνο δεν είναι το μόνο αέριο που μπορεί να οδηγήσει σε εξώθερμη αντίδραση. Μελέτες έχουν δείξει ότι το φθόριο, το άζωτο και το διοξείδιο του άνθρακα μπορούν όλα να υποστηρίξουν αντιδράσεις καύσης λιγότερο κοινών υλικών όταν οι συνθήκες είναι σωστές.

Αν προσπαθείτε να βρείτε κάτι που ποτέ καεί, τα ευγενή αέρια είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα. Είναι «ικανοποιημένοι» με τις σημερινές δομές τους και είναι πλήρως ικανοποιημένοι με το ότι δεν αντιδρούν, ιδιαίτερα όσον αφορά την καύση. Μπορεί να αντιδρούν όταν στρεσάρονται σε ακραίες συνθήκες, αλλά ποτέ δεν θα «καιγόταν» με τον τυπικό ορισμό.

Μια τελευταία λέξη

Η φωτιά πρέπει πάντα να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη, καθώς έχει τέτοιες καταστροφικές δυνατότητες, αλλά είναι καλό να γνωρίζουμε τους περιορισμούς αυτών των αντιδράσεων, καθώς και τα βασικά συστατικά για τη δημιουργία μιας. Παρά τους εγγενείς κινδύνους, οι άνθρωποι εξακολουθούν να γοητεύονται από τη φωτιά και έλκονται να ξεπεράσουν τα όριά της. Πριν από μερικά χρόνια, οι ερευνητές δημιούργησαν το πιο ανθεκτικό στη φωτιά υλικό στην ιστορία, ή τουλάχιστον αυτό με το υψηλότερο σημείο τήξης. Ένας συγκεκριμένος συνδυασμός άνθρακα, αζώτου και αφνίου έχει σημείο τήξης 7.460 βαθμούς Φαρενάιτ.