火災は、燃料と酸素の結合を伴う化学反応です。火の温度は華氏 1,100 度に達することがあります。火はすべてを溶かすことはできませんが、華氏 2,500 度の融点を持つ鋼を溶かすことができます。
キャンプファイヤーやその他の火ほど魅惑的なものはほとんどありません。彼らは美しく、致命的で、予測不可能で神秘的です。世界には破壊的な力はほとんどないため、私たちはそれらを恐れ、作成し、消し去り、保護します。風が正しく、燃料が十分に乾燥していれば、数千エーカーの森林が数時間または数日で燃え尽きる可能性があります。
(写真提供:国立公園局)
火がどれほど広範で普遍的なものであるかを考えると、よくある質問が浮かび上がります。火が燃えたり溶けたりしないものはありますか?
燃焼と溶解
火の限界を掘り下げる前に、燃焼と溶解の違いを簡単に確認することから始めましょう。火はこれらの両方を行うことができますが、関連するプロセスは同じではありません.
角氷など何かが溶けると、相変化を表します。つまり、氷は固体の水から液体の水に変化しますが、物質自体の化学組成は変化しません。同様に、暑い日にチョコレート バーがバッグの中で溶けると、固体状態から液体状態に移行しますが、味と基本的な組成はまったく変化せず、形だけが変化します。
しかし、何かが燃えるとき、それは酸化化学反応を表し、燃えている物質は他の物質に化学的に変化します。異なる特性を持つ。木材はこれの最も一般的な例です。氷やチョコレートとは異なり、燃焼温度が融点よりも低いため、木材は溶けません。材料が「液状」の木材に相変化する前に火災が発生します。
火の上に丸太を投げると、木材は発火点に達するまで加熱され始めます。発火点では、燃料 (木材の炭化水素) が空気中の酸素と相互作用して発火、つまり燃焼を開始します。これは通常、木材が華氏 500 度の温度に達すると発生しますが、華氏 300 度前後で煙が放出されます。煙は、二酸化炭素やその他の揮発性ガスを含む、水素、炭素、酸素の化合物で構成されています。暖炉やキャンプファイヤーのリングに残っている物質は、炭と灰で構成されています。チャーは本質的に純粋な炭素であり、木炭の基礎となりますが、灰はガスの形で燃焼することができない木材のミネラルで構成されています.
「火」自体は化学反応ですが、目に見える炎はプラズマと呼ばれる物質の状態です。 、高温のガスはまだイオン化されているため、継続的に反応して光を放っています。放出されるこれらのガスの温度と火自体は通常、華氏約 1,100 度で最高潮に達しますが、揮発性ガスがすべて放出されると燃える木炭は、その約 2 倍の温度、つまり華氏 2,000 度で燃えます。
火の影響を受けないものは?
華氏 2,000 度は信じられないほど高温で非常に危険ですが、その温度よりも高い燃焼点を持つ物質はたくさんあります。平均して、ほとんどの住宅火災は華氏 1,000 度から 2,000 度の間で燃焼するため、家の中には消費されないものがたくさんあります。
たとえば、金と銀でできているジュエリーの融点はそれぞれ 1,950 度と 1,700 度ですが、ダイヤモンドは完全に安全で、融点は 6,000 度です。ほとんどの貴重な宝石は、同様に融点が高いです。鋼の融点は華氏約 2,500 度であるため、ほとんどの工具や調理器具は、ガレージにあるほとんどの工具と同様に、通常の住宅火災に耐えることができます。
ただし、通常の火災のみを考慮しており、主に炭素ベースの燃料/物体を燃焼温度が低い状態で燃焼させています。これ以上燃える炎を作るのは難しいですが、不可能ではありません。ガスに電流を流すと、火の上のカラフルな炎で起こるのと同じようにプラズマ化しますが、これらのガスの温度は華氏 36,000 度まで上昇する可能性があります。 このような集中的な熱のレベルは、プラズマ アーク溶接およびその他の関連分野で見られます。その温度はほぼ何でも溶かすことができるはずですが、必ずしもすべてが「燃える」わけではありません.
燃焼反応、つまり燃焼は通常、炭化水素と酸素が関与する反応として分類されるため、何が「燃焼」できないかという問題はやや曖昧です。一部の材料には、酸素の存在下での燃焼に対して固有の構造的または化学的障害があり、他の一部の材料には燃焼する水素が存在しません。そうは言っても、発熱反応を引き起こす可能性のあるガスは酸素だけではありません。調査によると、条件が正しければ、フッ素、窒素、二酸化炭素はすべて、あまり一般的ではない物質の燃焼反応をサポートできることがわかっています。
決して見つからないものを見つけようとしている場合 希ガスはその好例です。それらは現在の構造に「満足」しており、特に燃焼に関しては反応しないことに完全に満足しています。彼らは極端な状況でストレスを受けると反応するかもしれませんが、標準的な定義では実際に「燃え尽きる」ことはありません.
最後の言葉
火は非常に破壊的な可能性があるため、常に真剣に受け止める必要がありますが、これらの反応の限界と、火を発生させるための基本的なコンポーネントを知っておくとよいでしょう。固有の危険性にもかかわらず、人間は依然として火に魅了されており、その限界を押し広げようとしています。数年前、研究者たちは歴史上最も耐火性の高い材料、または少なくとも融点が最も高い材料を作成しました。炭素、窒素、ハフニウムの特定の組み合わせの融点は華氏 7,460 度です。
