- •Санкт-петербургский университет государственной противопожарной службы мчс россии
- •Тема 1. Физико-химическая природа горения Введение
- •Определение горения.
- •Механизм химических реакций при горении.
- •1.3.Влияние различных факторов на скорость химических реакций при горении
- •1.4. Основные процессы, происходящие при горении.
- •1.5. Опасные факторы пожара и их воздействие на человека
- •Материальный баланс процессов горения
- •Тема 2. Пожарная опасность неорганических веществ
- •2.1. Пожарная опасность металлов
- •Образуют водород
- •2.2.2. VII группа (подгруппа VII а) Галогены (солероды)
- •2.2.3. VI группа (подгруппа VI а) Кислород и халькогены (рождающие медь)
- •2.2.4. V группа (подгруппа V а) Подгруппа азота
- •2.2.5. IV группа (подгруппа IV а) Подгруппа углерода
- •2.2.6. III группа (подгруппа III а) Подгруппа алюминия
- •2.2.7. II группа (подгруппа II а) Щелочноземельные металлы
- •2.2.8. VIII группа (подгруппа VIII а) Инертные газы
- •2.2.9. Водород
- •2.3. Классификация горючих веществ и материалов.
- •2.3.1. Окислители.
- •Тема 3. Пожароопасные свойства углеводородов
- •3.1. Ациклические предельные углеводороды (алканы)
- •1. Основные реакции алканов – реакции замещения водорода, идущие по свободно-радикальному механизму.
- •3.2. Ациклические непредельные углеводороды
- •Непредельные углеводороды
- •3.3. Галогенпроизводные углеводородов
- •3.4. Насыщенные циклические соединения (циклоалканы)
- •3.5. Ароматические углеводороды (арены)
- •3.5.1. Конденсированные циклические системы
- •Тема 4. Пожароопасные свойства кислородсодержащих органических соединений
- •4.1. Спирты
- •Классификация спиртов
- •4.1.1. Предельные одноатомные спирты
- •4.1.2. Многоатомные спирты
- •4.1.3. Фенолы
- •4.2. Простые эфиры спиртов
- •4.3. Органические перекисные соединения
- •4.4. Альдегиды и кетоны
- •4.5. Карбоновые кислоты
- •Классификация карбоновых кислот
- •4.5.1. Предельные одноосновные карбоновые кислоты
- •4.5.2. Непредельные карбоновые кислоты
- •4.5.3. Высшие жирные кислоты
- •4.5.4. Мыла
- •4.6. Сложные эфиры
- •4.6.1. Жиры
- •4.6.2. Воски
- •Тема 5. Органические соединения, содержащие серу и азот
- •5.1. Сероорганические соединения
- •5.1.1. Тиолы
- •5.1.2. Органические сульфиды
- •5.1.3. Эфиры серной кислоты
- •5.2. Азотсодержащие органические соединения
- •5.2.1. Амины
- •Первичные алифатические амины
- •Вторичные алифатические амины
- •Первичные ароматические амины
- •Химические свойства солей диазония
- •5.2.2. Цвет и строение вещества
- •5.2.3. Нитросоединения
- •Тема 6. Полимеры и полимерные материалы
- •Классификация полимеров
- •Отличительные особенности полимеров
- •6.1. Способы получения полимеров
- •6.1.1. Реакции полимеризации
- •6.1.2. Реакции поликонденсации
- •6.2. Деструкция полимеров
- •6Редельно допустимые концентрации в воздухе
- •6.3. Факторы, влияющие на термостойкость полимеров
- •6.4. Полимерные материалы
- •6.4.1. Каучуки
- •6.4.2. Пластмассы
- •6.4.3. Химические волокна
- •Тема 7. Химия огнетушащих веществ
- •7.1. Способы прекращения горения
- •Отв и способы прекращения горения
- •Применение отв для тушения пожаров различных классов
- •7. 2. Вода как отв
- •Преимущества воды как отв
- •1. Дешевизна, доступность, простота: применения, хранения, транспортировки, подачи.
- •Недостатки воды как отв
- •1. Высокая температура замерзания.
- •Если угол не устанавливается, то смачивание полное, капля тонкой пленкой растекается по поверхности твердого тела.
- •Пути повышения эффективности воды как отв
- •7.3. Пены как отв
- •7.3.1. Общая характеристика пенообразователей
- •Классификация пенообразователей по составу и назначению
- •7.3.4. Пенообразователи целевого назначения
- •7.4. Негорючие газы как отв
- •7.5. Ингибиторы горения
- •7.5.1. Хладоны как отв
- •7.5.2. Тушение порошковыми составами
- •Литература
- •Нормативные правовые акты*
7. 2. Вода как отв
Несомненно, что первым огнетушащим веществом, которое использовал человек, была вода.
Период времени |
Изобретения |
II-I век до н.э. |
Изобретение пожарного насоса. Древнегреческий ученый-механик Ктесибий из Александрии |
1518 г. |
Пожарный насос. Золотых дел мастер Антон Платнер. Аугсбург (Германия). |
Конец 17 века |
Ручные заливные пожарные трубы. На Руси – ярыжки, постоянно дежурившие на земском дворе, специально обученные и снаряженные люди. |
1815 г. |
С.П. Власов предложил использовать для тушения пожаров растворы солей в воде (соды, железного купороса). |
1829 г. |
Первый паровой пожарный насос. В России использовался до 20-х годов. |
1902 г. |
Применение "пульверизованной воды" для тушения нефти. Вермишев И.Л. – на заседании Императорского химического общества; Н.В. Дмитриев – на II Всероссийском съезде пожарных работников. |
1912 г. |
Приоритет России в области применения распыленной воды для тушения нефтепродуктов. VI международный конгресс. |
По статистическим данным с помощью воды сегодня тушат примерно 80 % всех пожаров.
Преимущества воды как отв
1. Дешевизна, доступность, простота: применения, хранения, транспортировки, подачи.
2. Высокая охлаждающая способность, благодаря своей большой теплоемкости и теплоте испарения (примерно в 2-10 раз больше, чем у других жидкостей).
3. Высокая разбавляющая способность, поскольку при испарении воды образуется большое количество пара (из 1 л воды – 1700 л пара).
4. Химическая нейтральность по отношению к строительным, конструкционным, отделочным материалам.
5. Универсальность, обусловленная возможностью применения как для тушения пожаров большинства классов, так и для охлаждения.
6. Экологическая безопасность воды.
Недостатки воды как отв
1. Высокая температура замерзания.
2. Наличие природных растворенных солей, что повышает электропроводность воды и способствует коррозии оборудования.
3. Нефтепродукты и многие другие органические жидкости всплывают на поверхность воды и продолжают гореть, причем площадь пожара при этом увеличивается.
4. Бурно реагирует со многими веществами с выделением большого количества тепла. По этой причине не допустим контакт воды со следующими веществами.
4.1. Щелочные и щелочноземельные металлы
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
4.2. Карбиды кальция, алюминия, лития (аналогичны реакции силицидов)
CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3
2Li2C2 + 2H2O + O2 4LiOH + 4C
4.3. Негашеная известь
СаО + Н2О Са(ОН)2
В этой реакции горючих веществ нет, но выделяющееся тепло может вызвать воспламенение горючих веществ, находящихся рядом.
4.4. Металлы, нагретые до высокой температуры
Fe + H2O FeO + H2
4.5. Силаны, бораны
SiH4 +4H2O Si(OH)4 + H2
SiH4 +H2O + 2NaOH Na2SiO3 + 4H2
В2Н6 +6Н2О 2Н3ВО3 + 6Н2
4.6. Металлоорганические соединения
Mg(C2H5)2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2C2H6
5. Высокое поверхностное натяжение воды.
Высокое значение поверхностного натяжения воды затрудняет ее использование при тушении пористых материалов (хлопок, ткани, торф). Механизм взаимодействия воды с горящей поверхностью можно представить следующим образом.
При тушении горящего материала способом охлаждения основные процессы происходят на границе раздела фаз, куда попадают образующиеся в результате дробления капли воды. Количество теплоты, которое поглощается одиночной каплей при контакте с горящей поверхностью, определяется уравнением:
Q = (tн tк) F , где
- коэффициент теплоотдачи;
tн, tк – начальная и конечная температура капли;
F – площадь контакта капли с поверхностью;
- время контакта.
Анализ этого уравнения показывает, что повышение времени и площади контакта приводит к увеличению количества теплоты, отбираемой от поверхности горения ТГМ.
Площадь контакта зависит от дисперсности воды и смачиваемости твердой поверхности.
Смачивание – это межмолекулярное взаимодействие жидкости и твердой поверхности при их контакте.
Определим понятия адгезии и когезии.
Адгезия (от лат. аdhaesio – притяжение, сцепление) (прилипание) – явление соединения приведенных в контакт поверхностей конденсированных фаз.
Когезия (от лат. сohaesus – связанный, сцепленный) – сцепление одного и того же однородного тела (жидкого или твердого). Когезия обусловлена химической связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмолекулярным взаимодействием. Работой когезии называют свободную энергию разделения тела на части и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела.
Работу когезии Wс определяют как работу обратимого изотермического разрушения тела: Wс = 2, где - удельная поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей) Wс = 2.
Соотношение работы когезии Wс и работы адгезии Wа, характеризующей сцепление разнородных тел, служит для определения способности жидкостей смачивать твердые тела:
при Wа< ½ Wс имеет место несмачивание;
при ½ Wс< Wа< Wс - смачивание;
при Wа > Wс - растекание жидкости по поверхности твердого тела.
Смачиваемость количественно характеризуется величиной краевого угла смачивания , образованного по периметру смачивания касательной к поверхности капли и смоченной поверхности твердого тела.
Краевой угол, в свою очередь, зависит от поверхностного натяжения
трех соприкасающихся поверхностей раздела фаз: Ж-Г, Ж-Т, Г-Т. Краевой угол является важнейшей характеристикой смачивания и определяется выражением Юнга:
.