Физические и химические явления пожара,
Его поражающие факторы
Федеральный закон «О пожарной безопасности», принятый Государственной думой 18.11.1994 года, дает такое определение пожара: «Пожар – неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства».
С каждым годом пожароопасность все более возрастает. В промышленности и строительстве применяется множество веществ и материалов, созданных искусственно и обладающих высокой пожароопасностью. Используются в огромных количествах нефть и нефтепродукты, природный газ. Внедряются в производство сложные и энергоемкие технологические процессы. Они, в свою очередь, обладают высокой потенциальной пожароопасностью.
Наиболее частыми причинами пожара в жилище являются:
► неполадки в электросетях (ветхая открытая проводка, неисправность электроприборов, особенно контактных узлов розеток, выключателей, штепсельных разъемов и др.);
► небрежное обращение с электронагревательными приборами (электроплитками, электрокаминами, утюгами и т.п.);
► утечка газа;
► возгорание телевизоров и других приборов от длительного пользования или технических неисправностей;
► незатушенные окурки;
► неисправность дымоходов печного отопления и самих печей;
► детская шалость с огнем;
► халатность, небрежность в обращении с огнем, огнеопасными веществами и жидкостями;
► нарушение правил пожарной безопасности.
Физика и химия пожара. Для возникновения пожара необходимо одномоментное совпадение трех факторов:
1) наличие горючих веществ (любые вещества, способные гореть);
2) наличие окислителя (свободного кислорода, хотя имеются случаи горения веществ, содержащих окислитель внутри своей молекулярной структуры, либо выделяющие его при горении);
3) наличие температуры воспламенения горючего вещества (источник зажигания).
Если хотя бы одного из компонентов не хватает, то возгорания, а, следовательно, и пожара не произойдет. Сущность горения заключается в нагревании источником зажигания горючего материала до начала его теплового разложения. Когда горючий материал разлагается, он выделяет пары углерода и водорода, который, соединяясь с кислородом воздуха в реакции горения, выделяет много тепла. Кроме того, на пожаре образуется окись углерода СО, продукт неполного сгорания углерода (основное отравляющее вещество, называемое угарным газом) и сажа, т.е. несгоревший углерод, который черной массой оседает на стенах, мебели и других предметах и поверхностях.
Время от начала зажигания горючего материала до его воспламенения называется временем воспламенения. Время воспламенения зависит от многих факторов: мощности источника зажигания (пламя спички, тлеющая сигарета или газовая горелка), времени существования источника зажигания (спичка горит 20 сек), толщины прогреваемого слоя, состава материала (природный, синтетический) и др. В общем виде можно сказать, что время воспламенения может колебаться от нескольких недель и месяцев (характерно для процессов самовозгорания), до одного мгновения.
Самовоспламенение (тепловой взрыв) возникает при внутреннем подогреве горючего вещества (аккумуляция тепла) в результате химических, тепловых и микробиологических процессов. Температура возгорания торфа и бурого угля составляет 50-60ºС, хлопка – 120ºС, бумаги - 180ºС. Это тепловое самовозгорание под действием постоянного теплового нагревания.
Из выше сказанного можно сделать вывод о том, что начало возгорания начинается с тления и появления дыма с характерным для горючего материала запахом. Это время самое удобное для обнаружения источника возгорания, его места и определения способа тушения.
Горючая среда. По горючести все вещества и материалы подразделяются на три группы:
● негорючие – не способны гореть на воздухе, но, тем не менее, могут быть пожароопасными в виде окислителей при взаимодействии с водой (например, негорючий карбид кальция при взаимодействии с влагой воздуха выделяет взрывоопасный газ ацетилен);
● трудногорючие – способны возгораться от источника зажигания, но самостоятельно не горят, когда этот источник удаляют;
● горючие – самовозгораются, а также возгораются от источника зажигания и продолжают гореть после его удаления.
Окислители. В качестве окислителя при горении вещества чаще всего выступает кислород воздуха. Кроме кислорода окислителем могут выступать химические соединения, в состав которых входят кислород, например, селитра, азотная кислота, окислы азота, а также отдельные химические элементы (фтор, бром, хлор). Некоторые вещества содержат кислород в количестве, достаточном для горения без доступа воздуха (порох, взрывчатые вещества).
Источники воспламенения. Источниками воспламенения являются искры или пламя костра, горелки, пламя спички, непогашенного окурка, постоянно и в достаточном количестве поступающих в зону горения. Обычно источник воспламенения и, следовательно, возникновения пожара появляется из-за нарушений правил пожарной безопасности и противопожарного режима при эксплуатации технологического и инженерного оборудования зданий, в результате небрежного обращения с огнем и многих других причин.
Различают полное и неполное горение. Полное горение – это горение, при котором образовавшиеся продукты не способны к дальнейшему окислению. Неполное горение – это горение, при котором из-за недостатка окислителя происходит неполное окисление продуктов разложения веществ. Признаком неполного горения является дым, представляющий смесь парообразных, твердых и газообразных частиц. В большинстве случаев на пожарах наблюдается неполное горение веществ и сильное выделение дыма.
По внешним признакам горения пожары разделяются на:
▪ наружные, признаки которого можно установить визуально,
▪ внутренние, которые возникают и развиваются внутри зданий;
▪ одновременно наружные и внутренние, которые являются наиболее опасными.
Поражающие факторы пожара. Последствия пожара определяются поражающими факторами, которые приводят к людскому и материальному ущербу. Опасные факторы пожара подразделяются на первичные и вторичные.
К первичным поражающим факторампожара относятся:
● открытый огонь и искры;
● высокая температура окружающей среды;
● токсичные продукты горения;
● снижение концентрации кислорода в воздухе;
● понижение видимости вследствие задымления.
1. Открытый огонь. Чаще всего пожары сопровождаются открытым горением. Теплота при этом передается излучением, конвенцией и теплопроводимостью. Он очень опасен, но случаи его воздействия на людей непосредственно очень редки. Опасность представляет лучистая энергия, испускаемая пламенем и искрами, с помощью которых происходит увеличение площади горения и распространения очага возгорания (пожара).
2. Температура среды. Наибольшую опасность для человека представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению и некрозу верхних дыхательных путей, удушью и смерти. Так, воздействие температуры свыше 100ºС приводит человека к потере сознания и гибели через несколько минут. Опасны также ожоги кожи. Несмотря на большие успехи медицины в лечении ожогов, у человека, получившего ожоги второй степени – 30% поверхности тела, мало шансов выжить. Время на получение ожогов второй степени невелико, оно составляет 26 сек при температуре 71ºС, 15 сек при 100ºС. Во влажной среде, типичной при тушении пожара, эти показатели еще ниже. При температуре 70ºС это время – 1 сек.
3. Токсичные продукты горения – являются основной причиной гибели и поражения людей (до 80% всех пострадавших). При пожаре в современных зданиях и помещениях с применением большого количества полимерных материалов на человека воздействуют от 50 до 100 видов химических соединений, оказывающих токсическое воздействие. Например, при горении линолеума выделяются сероводород и сернистый газ, при горении пенополиуретана (используется в мягкой мебели) выделяются синильная кислота и толуилендиизоциант, при горении винипласта – хлорид водорода, при горении капроновых тканей – синильная кислота. Но наибольшую опасность представляют оксид углерода СО (угарный газ), выделяющийся при любом горении, и диоксид углерода. Оксид углерода опасен тем, что он в 200-300 раз активнее реагирует с гемоглобином крови, чем кислород, вследствие чего гемоглобин блокируется, и красные кровяные тельца утрачивают способность снабжать организм кислородом. Наступает кислородное голодание, гипоксия тканей. Концентрация оксида углерода 0,5% смертельна при вдыхании в течение нескольких минут. При пожарах в подвалах и закрытых жилых помещениях концентрация СО значительно превышает смертельную. При концентрации оксида углерода в воздухе 10-20% - через 2-3 минуты наступает потеря сознания и через 4-5 минут - смерть.
4. Пониженная концентрация кислорода в воздухе. В условиях пожара при сгорании веществ и материалов концентрация кислорода в воздухе помещений уменьшается. Понижение концентрации кислорода всего лишь на 3% нарушает мышечную деятельность, вызывает ухудшение двигательных функций организма.
5. Ограничение видимости вследствие задымления приводит к хаотичности движений. Каждый человек двигается в произвольно выбранном направлении. В результате процесс эвакуации затрудняется или становится невозможным.
К вторичным поражающим факторам пожара относятся:
● падающие части зданий, сооружений, агрегатов, установок и систем;
● токсические вещества и материалы из разрушенных механизмов и агрегатов;
● электрическое напряжение вследствие потери изоляции токоведущими частями механизмов;
● паника и растерянность.
