Почему костер, сложенный из дров, можно потушить водой? Почему на пожарном рукаве иногда есть распылительная насадка, так что получается не сплошная, а мелкокапельная струя воды? Обычно пожарные, врываясь в горящую закрытую комнату, сначала направляют струю воды на потолок, даже если горит только пол. Зачем они так делают?

ОТВЕТ • Несколько процессов ответственны за то, что водой можно потушить или хотя бы уменьшить огонь. 1. Вода отбирает тепло с горящих поверхностей и у газообразных продуктов сгорания (которые могут продолжать гореть) и охлаждает их настолько, что горение прекращается. 2. Вода поглощает какую-то часть теплового излучения, испускаемого горящими веществами, снижая вероятность того, что температура окружающих материалов повысится настолько, что они загорятся. 3. Вода занимает место воздуха вблизи огня, уменьшая тем самым количество поступающего к месту горения кислорода, необходимого для продолжения горения.

В первом процессе скорость поглощения тепла зависит от площади поверхности воды. Поскольку, если превратить сплошную струю в мелкокапельную, эта площадь увеличивается, пожарные используют распылительную насадку.

В закрытой комнате при пожаре вскоре кончается необходимый для горения кислород. При этом в воздухе остаются несгоревшие горючие вещества. Более того, они могут продолжать накапливаться там, исходя от находящихся в ней раскаленных предметов. Разогретые горючие вещества собираются под потолком. Когда пожарный врывается в комнату, в нее через пробитое отверстие или открытую дверь врывается воздух. Воздух несет с собой кислород, который быстро достигает горючих веществ вблизи потолка. Эти вещества вспыхивают, и через верхнюю часть того же отверстия из объятого пламенем помещения устремляется поток горящих легковоспламеняющихся веществ. Несгоревшие горючие вещества, вынесенные из комнаты этим потоком, попадают туда, где воздуха в избытке. Огненный шар вырывается наружу, и происходит то, что пожарные называют вспышка. Иначе говоря, пламя охватывает еще и соседнее помещение. Это происходит так быстро, что пожарный, открывший комнату, может оказаться внутри огненного шара. Поэтому, как только пожарный получает доступ в горящую комнату, он направляет распыленную струю к потолку, где скапливаются горючие вещества, пытаясь таким образом предотвратить вспышку. Вероятность образования вспышки и необходимость описанных выше мер возрастает, когда строители уменьшают приток воздуха внутрь здания в целях экономии на отоплении или охлаждении.

Обычное растительное масло, которое используют хозяйки, может самовоспламениться (вспыхнуть), если нагреется до температуры, превосходящей так называемую температуру возгорания. Огонь можно потушить водой, но стоит ли ее использовать, чтобы потушить горящее растительное масло на сковородке, стоящей на плите?

ОТВЕТ • Чтобы погасить пылающее растительное масло, накройте сковородку крышкой или каким-либо другим сплошным куском металла и подержите сковородку закрытой некоторое время. Попадая на горячее масло, капли воды тонут в нем, как в бассейне с водой. Но затем каждая капля делится на множество мелких капелек. В масле эти капельки так быстро нагреваются, что молниеносно превращаются в пар. Переходя в пар, вода расширяется, и в результате мгновенного увеличения объема горячее масло с поверхности расплескивается в разных направлениях. Времени, чтобы остыть в воздухе, у раскаленного масла недостаточно, и оно может обжечь вас или повредить кухонный стол. Соприкасаясь с открытым пламенем, такие капли масла могут вспыхнуть и поджечь стены. Таким образом, попытка залить сковородку с горящим маслом водой может привести к тяжелым последствиям из-за взрывоподобного превращения жидкости в пар.

Как распространяются травяные пожары (травяные палы)? Как движется лесной пожар и как загораются дома, когда такой пожар достигает населенных районов?

ОТВЕТ • Основная причина распространения травяных пожаров — языки пламени, соприкасающиеся с травой на границе пожара. Распространению такого пожара способствует ветер, который перебрасывает пламя на все новые участки. Пожар продвигается быстрее и тогда, когда он захватывает места, расположенные выше границы пожара. Например, когда пожар поднимается вверх по стене каньона. Горящие угли, поднятые вверх конвекцией горячих газов от пожара, падают на еще не тронутые пожаром места, поджигая там траву.

Низовые лесные пожары, во время которых сгорает лесная подстилка, растительность на земле и подлесок, распространяются практически так же. Однако верховой пожар, когда горит даже самый верхний ярус леса, распространяется совсем по-другому. Передача энергии от огня еще не загоревшимся деревьям происходит в основном благодаря тепловому излучению. Представьте себе, что вы стоите около огромного костра. Вы чувствуете тепло, вам может быть даже слишком жарко из-за того, что вы поглощаете тепловое излучение костра. Приблизительно это и происходит при верховом пожаре, когда деревья становятся такими горячими, что воспламеняются, приводя к распространению пожара. Основными источниками теплового излучения являются, во-первых, твердые горючие материалы (стволы деревьев) и, во-вторых, горючие газы (в пламени полыхающих крон). Тепловое излучение твердых горючих материалов перехватывается носящимися в воздухе частицами, поэтому оно не слишком хорошо проникает внутрь не загоревшихся пока деревьев. Тепловое излучение пламени проникает внутрь таких деревьев лучше, особенно если ветер изгибает пламя в их направлении, так что край пламени или пламя по всей длине оказывается направленным непосредственно на стволы. Тогда большая часть теплового излучения пламени перехватывается соседними деревьями, которые тоже загораются.

Когда верховой пожар приближается к домам, внешние стены, смотрящие на огонь, разогреваются до температуры возгорания. Однако выступающий карниз крыши может предохранить стены от воздействия теплового излучения. И деревья между огнем и стенами тоже могут защитить их, особенно если эти деревья горят плохо. Конечно, дом может загореться и от горящих головешек, упавших на крышу.

В конце Второй мировой войны немецкий город Дрезден подвергся массированной бомбардировке самолетами союзников. На город сбрасывали зажигательные авиабомбы. Когда бомбардировка началась, в районе города ветер был слабым, примерно 4 м/с. Почему скорость ветра повысилась до 20 м/с (больше 64 км/ч)? По некоторым оценкам, скорость доходила даже до 50 м/с.

ОТВЕТ • Примерно через 30 минут после начала бомбардировки отдельные очаги пожаров по всему городу объединились в один гигантский костер. В этих условиях улицы города превратились в доменные печи. Горячие газы, более легкие, чем окружающий их холодный воздух, устремились вверх. Поднимаясь, они охлаждались, смешиваясь с воздухом и излучая энергию в инфракрасном диапазоне. Однако охлаждение происходило достаточно медленно, так что столб горячего газа поднялся на высоту около 7 км. Поскольку наверху столба температура газа равнялась температуре окружающего воздуха, он растекался в горизонтальном направлении.