Τι είναι η φωτιά; Και γιατί είναι ζεστή; Πώς σταματά;

Η φωτιά δεν είναι παρά μία χημική 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 (η ονομαζόμενη φωταύγεια), αποτελούν τον τρόπο έκφρασης του αποτελέσματος αυτής της αντίδρασης, έτσι ώστε αυτό να γίνεται ορατό.

Ασυναίσθητα, οι περισσότεροι από εμάς συγχέουμε τη λέξη φωτιά με τη λέξη καύση. Η φωτιά είναι καύση. Σωστά. Όποτε λέμε «καύση» όμως, δεν αναφερόμαστε πάντα 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).

Όχι. Ως καύσιμα χαρακτηρίζουμε τα σώματα, που μέσα από τη διαδικασία καύση τους θα δώσουν αξιοποιήσιμη θερμότητα ή κάποια άλλη μορφή ενέργειας. Παρόλο που η επιστήμη πλέον έχει δείξει ότι μπορούν να συμβούν καύσεις και με άλλα στοιχεία πέραν του οξυγόνου, όταν αναφερόμαστε σε καύσεις στην πλειονότητά τους εννοούμε τις περιπτώσεις που αφορούν την ανάμειξη αέρα/οξυγόνου.

Και πάλι όχι. 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.

Η φωτιά είναι καυτή επειδή απελευθερώνεται θερμική ενέργεια (θερμότητα) όταν οι χημικοί δεσμοί σπάσουν κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης καύσης . Η καύση μετατρέπει το καύσιμο και το οξυγόνο σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Απαιτείται ενέργεια για να ξεκινήσει η αντίδραση, σπάζοντας τους δεσμούς στο καύσιμο και μεταξύ των ατόμων οξυγόνου, αλλά απελευθερώνεται πολύ περισσότερη ενέργεια όταν τα άτομα συνδέονται μαζί σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Καύσιμο + οξυγόνο + ενέργεια → διοξείδιο του άνθρακα + νερό + περισσότερη ενέργεια

Τόσο το φως όσο και η θερμότητα απελευθερώνονται ως ενέργεια. Οι φλόγες είναι τα ορατά στοιχεία αυτής της ενέργειας. Οι φλόγες αποτελούνται κυρίως από θερμά αέρια. Οι φλόγες εκπέμπουν φως από ιονισμένα αέρια (όπως οι λάμπες φθορισμού για παράδειγμα).

Το εκλυόμενο φως είναι μια ορατή ένδειξη της αντίδρασης καύσης, αλλά η θερμική ενέργεια (η θερμότητα) μπορεί να είναι αόρατη, πράγμα που είναι και πιο επικίνδυνο, μιας και δεν γίνεται πάντα άμεσα αντιληπτό..

Μια φωτιά σε ξύλα μπορεί να υπερβεί τους 1100 βαθμούς Κελσίου, αλλά διαφορετικοί τύποι ξύλου καίγονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, το πεύκο παράγει περισσότερο από διπλάσια ποσότητα θερμότητας από το έλατο ή η ιτιά. Το ξηρό ξύλο καίει περισσότερο από το πράσινο ξύλο.

Αν και εξαρτάται και από άλλους παράγοντες (πχ υγρασία ξύλου, αρχική θερμοκρασία ξύλου και αέρα), μιλωντας γενικά, όταν η θερμοκρασία πλησιάσει τους 200^ο C, το ξύλο θα μαυρίσει. 100 βαθμούς πιο πάνω ξεκινά η απανθράκωση, ενώ κοντά στους 450-500^ο C αναφλέγεται πλέον και ο άνθρακας ώστε να μείνει στάχτη.

Η πιο καυτή φλόγα που παράχθηκε ποτέ ήταν στους 4990 βαθμούς Κελσίου.

Αυτή η φωτιά σχηματίστηκε χρησιμοποιώντας δικυανοακετυλένιο ως καύσιμο και το όζον ως οξειδωτικό.

Μπορεί επίσης να παραχθεί και μια “δροσερή” φωτιά! Για παράδειγμα, μπορεί να σχηματιστεί φλόγα γύρω στους 120 βαθμούς Κελσίου χρησιμοποιώντας ένα ρυθμισμένο μείγμα καυσίμου αέρα. Ωστόσο, δεδομένου ότι μια δροσερή φλόγα είναι μόλις πάνω από το σημείο βρασμού του νερού, αυτό το είδος της φωτιάς είναι δύσκολο να διατηρηθεί.

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.

• Η βαθιά κόκκινη φωτιά είναι περίπου 600-800 βαθμούς Κελσίου
• Η πορτοκαλί κίτρινη φωτιά είναι περίπου 1100 βαθμοί Κελσίου
• Μια λευκή φλόγα είναι πιο καυτή ακόμη, που κυμαίνεται από 1300-1500 Κελσίου
• Μια μπλε φλόγα είναι το πιο καυτό από όλα, που κυμαίνεται στους 1400-1650 βαθμούς Κελσίου

Όταν σκεφτόμαστε την κατάσβεση φωτιάς, το πρώτο που μας έρχεται στο μυαλό είναι το νερό, σωστά;

Η φωτιά χρειάζεται για να διατηρηθεί τρία στοιχεία: καύσιμα-οξυγόνο-φλόγες. Θα σβήσει λοιπόν, όταν εξαλείψουμε ένα από τα τρία αυτά στοιχεία, όποιο κι αν είναι αυτό!

Στο τζάκι ή στη σόμπα για παράδειγμα, η φωτιά σβήνει όταν τελειώσουν τα ξύλα που έχουμε βάλει (τα καύσιμα). Έχουμε δει ίσως σε ταινίες πως σε χώρους με έλλειψη αέρα η φωτιά δεν εξαπλώνεται εύκολα, αλλά έχουμε δει και το ακριβώς αντίθετο, δηλαδή πόσο εύκολα βοηθά η ύπαρξη αέρα (άρα και οξυγόνου) στην εξάπλωση της φωτιάς.