Eχετε αναρωτηθεί τι είναι η φωτιά;
Εξηγεί η Φυσικός Λία Καραμπατέα
«Θάλασσα και πυρ, και γυνή τρίτον κακόν» είπε ο Μένανδρος. Ας ασχοληθούμε λίγο με το 2ο που ανέφερε, δηλαδή τη φωτιά, και τα υπόλοιπα αφήνω να τα σχολιάσετε εσείς…
Η φωτιά δεν είναι παρά μία αντίδραση, κατά την οποία εκλύεται (δηλαδή απελευθερώνεται) θερμότητα, και μάλιστα σε έντονο βαθμό. Πιο συγκεκριμένα, έχουμε να κάνουμε με μία χημική εξώθερμη αντίδραση. Οι φλόγες που βλέπουμε (φωταύγεια), αποτελούν τον τρόπο έκφρασης του αποτελέσματος αυτής της αντίδρασης, έτσι ώστε αυτό να γίνεται ορατό.
Ασυναίσθητα, ίσως οι περισσότεροι από εμάς συγχέουμε τη λέξη φωτιά με τη λέξη καύση, κάτι το οποίο ίσως δεν είμαστε βέβαιοι αν ευσταθεί. Η φωτιά είναι (περιλαμβάνει) καύση. Όποτε λέμε «καύση» όμως, δεν αναφερόμαστε σε φωτιά με τη μορφή της πυρκαγιάς όπως την φέρνουμε συνήθως στο νου μας. Καύση είναι κάθε (οξειδοαναγωγική) αντίδραση που λαμβάνει χώρα ανάμεσα σε στοιχεία οξείδωσης και καύσιμα (ένα από το καθένα ή και περισσότερα). Κάθε ύλη που «καίγεται» είναι «καύσιμο»; Όχι. Έτσι χαρακτηρίζουμε τα σώματα, που μέσα από την καύση τους θα δώσουν αξιοποιήσιμη θερμότητα ή έστω άλλη μορφή ενέργειας. Παρόλο που η επιστήμη πλέον έχει δείξει ότι μπορούν να συμβούν καύσεις και με άλλα στοιχεία πέραν του οξυγόνου (όπως θεωρούνταν παλιά), όταν αναφερόμαστε σε καύσεις εννοούμε στην πλειονότητά τους τις περιπτώσεις που αφορούν την ανάμειξη αέρα/οξυγόνου.
Κάθε υλικό δεν αντιδρά σε καύση στις ίδιες συνθήκες. Έτσι, κάνουμε λόγο για το πόσο εύφλεκτη είναι μια ουσία, ιδιότητα που χαρακτηρίζεται από παραμέτρους όπως π.χ. το σημείο ανάφλεξης, δηλαδή την τιμή αυτή της θερμοκρασίας στην οποία αρχίζει η καύση για την εκάστοτε ύλη.
Επομένως, καύσιμα σε συνδυασμό με οξυγόνο και απαραίτητη η παρουσία φλόγας. Αυτά τα τρία στοιχεία αναλαμβάνουν τη διατήρηση μιας φωτιάς. Ας καταρρίψουμε ακόμη ένα μύθο – παγίδα: όταν σκεφτόμαστε την κατάσβεση, το πρώτο που μας έρχεται στο μυαλό είναι το νερό, σωστά; Η φωτιά χρειάζεται την τριάδα καύσιμα-οξυγόνο-φλόγες. Θα σβήσει λοιπόν, όταν εξαλείψουμε ένα από τα τρία αυτά στοιχεία, όποιο κι αν είναι αυτό! Στο τζάκι μας, η φωτιά σβήνει όταν τελειώσουν τα ξύλα (καύσιμα). Έχουμε δει (ίσως σε ταινίες ελπίζω και όχι στην πραγματικότητα) πως σε χώρους με έλλειψη αέρα δεν εξαπλώνεται εύκολα η φωτιά, ή φυσικά και το ακριβώς αντίθετο, δηλαδή πόσο εύκολα βοηθά η ύπαρξη αέρα (άρα και οξυγόνου) στην εξάπλωση της φωτιάς. Η στάχτη είναι οτιδήποτε στερεό και άκαυστο μείνει μετά την κατάσβεση της φωτιάς.
Μπορεί μια ανάφλεξη να προκληθεί μόνη της;
Ναι, πρόκειται για αυτανάφλεξη. Υπάρχουν καύσιμες ύλες, οι οποίες κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες φτάνουν στην θερμοκρασία ανάφλεξής τους, χωρίς αυτό να έχει προκληθεί είτε τεχνητά είτε με τον κλασικό τρόπο καυσίμου & αέρα που εξηγήσαμε πριν. Γνωστό παράδειγμα, η ανάφλεξη καυσίμου με αυτανάφλεξη στους diesel κινητήρες, όπου επιτυγχάνεται με υψηλή συμπίεση του αέρα στον κύλινδρο. Αυτό που συμβαίνει πιο συγκεκριμένα, είναι πως με την άσκηση πίεσης μειώνεται η θερμοκρασία στην οποία μπορεί να αναφλεχθεί η ουσία.
Εικόνα και χρώματα τώρα… Τι χρώμα θα λέγατε ότι έχουν οι φλόγες της φωτιάς; Κόκκινο ή πορτοκαλί…;
Την επομένη φορά προσέξτε λίγο καλύτερα. Το χρώμα αντιστοιχίζεται και σε κάποιες τιμές θερμοκρασίας. Έτσι, όσο πιο κοντά στην πηγή της φωτιάς κοιτάμε, βλέπουμε μπλε, ενώ όσο απομακρύνουμε τα μάτια μας παρατηρούμε κόκκινες και πορτοκαλί αποχρώσεις. Το μπλε (ή ιώδες) μαρτυρά πολύ υψηλές θερμοκρασίες, ενώ το κόκκινο πιο χαμηλές κ.ο.κ.
Αυτό που κατά κύριο λόγο βλέπουμε να δημιουργείται από τη φωτιά είναι θερμά αέρια. Η λέξη κλειδί «θερμά» μας παραπέμπει (θα έπρεπε δηλαδή) σε μια άλλη λέξη κλειδί, την «ενέργεια». Τα αέρια αυτά είναι ουσιαστικά μια μορφή ενέργειας σε αραιή κατάσταση, γι αυτό και σε μια μικρή φλόγα, μπορούμε να περάσουμε γρήγορα το χέρι μας από πάνω χωρίς να πάθουμε κάτι.
Σίγουρα λέγοντας φωτιά ή πυρκαγιά όλοι φέρνουμε στο μυαλό μας κάτι που σχετίζεται κάπως με ξύλα, μιας που αποτελούν διαδεδομένη καύσιμη ύλη. Κάποτε είχα μια απορία… Όταν κατασκευάζουν ολόκληρα σπίτια από ξύλο ή παρεμφερή στοιχεία ξυλείας, δεν προβληματίζονται καθόλου για την περίπτωση πρόκλησης πυρκαγιάς…;
Σε περίπτωση που το έχετε αναρωτηθεί και εσείς, σας έχω πλέον την απάντηση. Προφανώς είναι επιθυμητό ένα σπίτι (κτίριο) να κατασκευάζεται από υλικά ανθεκτικά, σε μηχανικές αλλά και φυσικές καταστροφές. Στην Ελλάδα, δεν συνηθίζεται να χτίζουμε με ξύλο. Ωστόσο, αν νιώθετε μεγαλύτερη σιγουριά λόγω του σκυροδέματος, δυστυχώς θα σας απογοητεύσω. Καταρχήν το ιδανικό είναι να μην προκληθεί φωτιά. Από τη στιγμή που θα προκύψει όμως, αυτό που παίζει τον μεγαλύτερο ρόλο είναι το ποιο υλικό θα καταφέρει να αντέξει πιο πολύ όσο θα καίγεται (πριν καεί εντελώς και θρηνήσουμε θύματα). Το σκυρόδεμα και ο χάλυβας λοιπόν, ενδεχομένως πιο ανθεκτικά σε άλλους είδους καταστάσεις, όταν υφίστανται τη φυσική φθορά του χρόνου και όχι μόνο, θα παρουσιάσουν μεγαλύτερη αδυναμία σε μια πυρκαγιά. Ένα ξύλινο σπίτι, ακόμη και αν λόγω ξύλου «αρπάξει» πιο εύκολα, θα καίγεται ίσως και για μια ώρα πριν υποχωρήσουν εντελώς οι «αντιστάσεις» του. Ο λόγος είναι ότι χρειάζεται υψηλές θερμοκρασίες και πιο συγκεκριμένα, καίγεται σταδιακά, μιας που η αρχή γίνεται από την επιφανειακή υγρασία του ξύλου η οποία γίνεται ατμός. Όταν η θερμοκρασία πλησιάσει τους 200ο C, το ξύλο θα μαυρίσει. 100 βαθμούς πιο πάνω ξεκινά η απανθράκωση, ενώ κοντά στους 450-500ο C αναφλέγεται πλέον και ο άνθρακας ώστε να μείνει στάχτη. Υπάρχει λοιπόν μια αρκετά καλή πυραντίσταση, ειδικά σε σύγκριση με τα άλλα δύο υλικά, τα οποία σε αντίστοιχη περίπτωση, ήδη κοντά στους 400ο C έχουν χάσει τη μισή και πλέον από τη δύναμη αντίστασής τους.
Η φωτιά, αν και εξηγήσαμε αναλυτικά το πώς απαρτίζεται, λόγω του ότι έχει ορισμένη όψη και συνοδεύεται από θερμότητα, μοιάζει να παίρνει τη μορφή «ύλης» οπτικά. Ενδεχομένως αυτή η σκέψη να ήταν ο λόγος που στην αρχαιότητα, μαζί με αέρα, νερό και γη, τη θεωρούσαν στοιχείο της φύσης.
Λέτε να είχαν δίκιο….;
Φωτογραφίες: www.artslant.com , http://www.phikwadraat.nl
Φωτογραφικό υλικό
