Woche 1: Kapitel Verbrennung

-Sauerstoff
-Brennstoff
-Zündquelle

Alle drei Elemente des Feuerdreiecks (Sauerstoff, Brennstoff & Zündquelle) müssen zur selben Zeit am selben Ort auftreten.

Eine Verbrennung ist ein Oxidationsvorgang. Je langsamer die Oxidation voranschreitet, desto geringer fällt die freigesetzte Energie aus. Eine Oxidation ohne Feuererscheinung (Rost, Gärung und Verwesung) hat eine geringe und eine Oxidation mit Feuererscheinung (Verbrennung, Explosion, Detonation) eine hohe Oxidatationsgeschwindigkeit.

Die Aktivierungsenergie ist eine energetische Barriere, die für eine chemischen Reaktion überwunden werden muss. Je niedriger die Aktivierungsenergie, desto schneller verläuft die Reaktion.

-Feststoffe
-Flüssigstoffe
-Gase

Je geringer der Wasser-/Sauerstoffanteil ist, desto mehr Energie kann freigesetzt werden.

-Es entstehen nichtbrennbare Gase, brennbare Gase und flüssige Produkte, die mit Luft als Flamme sichtbar werden.
-Der verkohlter Rückstand bildet mit Luft Glut. 
-Flamme und Glut bildet das Verbrennungsprodukt.

Dem Verbrennungsprozess werden die benötigten Sauerstoffmenge hinzugefügt und ermöglicht so eine saubere und kontrollierte Auftrennung der Moleküle. Als Produkt entsteht CO2 und H2O ohne grösseren Anteil an Nebenprodukte.

Eine schlechte Verbrennung entsteht u.a. CO und ander toxisch Nebenprodute. Grosse Rauchbildung

Ein Brand findet immer auf der Oberfläche statt. Je grösser die Oberfläche (z.B. Staub), desto besser brennt der Stoff und mehr Energie wird freigesetzt (bis zur Verpuffung/Explosion). Eine Ausnahme bilden Stoffe, die durchoxidiert sind.

Der Heizwert ist die Menge an Energie, die ein Stoff freisetzen kann und wird in MJ/Kg angegeben. Der Heizwert kann chemisch bedingt 40-50MJ/Kg nicht übersteigen. Je mehr Sauerstoff im Baustoff enthalten ist, desto geringe ist der Heizwert. So hat Holz den geringeren Heizwert als PE.

Metallbrände dürfen nie mit Wasser/oder CO₂ gelöscht werden (Verpuffung). Beim Wasser wird bei Temperaturen über 2000°C der Sauerstoff (O) aus dem Wassermolekül gelöst und Wasserstoff entsteht. Beim CO₂ geschieht ähnliches, hier wird das auch der Sauerstoff heruasgelöst nud das giftige CO entsteht. 

Phosphor darf nicht Wasser gelöscht werden. Auch wenn Phosphor durch Wasser ablöschbar ist, kann er sich nach Trocknung immer wieder entzünden. Daher sollte man zum Löschen brennenden Phosphors auf Sand zurückgreifen. 

Verbrennungsprodukte sind giftige Brandgase wie z.B. CO. Es entsteht Rauch. Rauch ist ein Ergebnis unvollständiger Verbrennung.

-Gasphase:  Luft, CO2, CO, H2O, gasförmige Zersetzungsprodukte 
-Flüssigphase: H2O, Tröpfchen aus kondensierten Pyrolysaten  
-Festphase: Russ, Asche, sublimierte Pyrolysate 

Wenn aromatische Verbindungen (Benzolringe) entstehen, wie z.B. Polyaromatische Kohlenstoffe (PAK), ist die Entstehung von Dioxinen um ein vieles höher.  

-Flammpunkt: Temperatur, bei welcher der Dampf kurz entzündet werden kann, ohne weiter zu brennen .

-Brennpunkt: Temperatur, bei welcher der Dampf angezündet werden kann und alleine weiterbrennt. 

-Zündpunkt: Temperatur, bei der sich der Dampf selber entzündet. Es braucht keine externe Zündquelle mehr

Der Flammpunkt

Eine Explosion ist die rasche Verbrennung eines in geeigneter Form vorliegenden Brennstoffes in der Luft 

Physikalische Explosionen: ist Raumgebunden, keine Flammen oder Verbrennung sichtbar (Explosion nach Überdruck).

Chemische Explosionen, Raum- Explosion: Brennstoff (Gas, Dampf, Staub-/ Luftgemisch) verbrennt sehr rasch 

Chemische Explosionen, Sprengstoff- Explosion: funktioniert ohne Zufügung von Luft

Die Explosionsgrenze liegt zwischen 1% und 7.5% Luftgemisch. 

Darüber ist das Gemisch zu fett und kann nicht explodieren. Im Grenzbereich brennt das Gemisch ab.

Darunter ist das Gemisch zu mager und kann auch nicht explodieren.

Alle brennbare Flüssigkeiten und deren Dämpfe sind schwerer als Luft. Entsprechend benötigt man eine dichte Wanne und eine Lüftung die am Boden die Dämpfe absaugt. 

Brennbare Gase können leichter (Wasserstoff), gleich schwer (Acetylen, CO) oder schwerer (Butan) als Luft sein. Bei allen Gasen, ausser bei Pressluft, ist eine Absauganlage notwendig. Die Absaugung muss je nach Art des Gases bestimmt werden (Oben- oder/und Untenabsaugung).

Gase wie Acetylen, Wasserstoff oder Kohlenmonoxid besehen aus sehr instabilden Verbindungen und reagieren äusserst reaktiv. Der Explosionsbereiche von z.B. Acetylen liegt zwischen 2.% und 83%.

Die BLEVE (Abkürzung für englisch boiling liquid expanding vapor explosion) ist eine Gasexplosion einer expandierenden siedenden Flüssigkeit. BLEVEs können bei geschlossenen Tankbehältern entstehen, welche brennbare flüssige bzw. verflüssigte Substanzen / Substanzgemische enthalten.

Die Reaktion ist in der ersten Phase physikalisch mit einem Kesselzerknall vergleichbar, nur dass es bei einer BLEVE anstatt Wasser die brennbare flüssige Substanz im Tank ist, die beim Austritt explodiert

Als Selbstentzündung bezeichnet man die spontane Entzündung brennbarer Materialien. Eine Entzündung erfolgt grundsätzlich, sobald die Selbstentzündungstemperatur erreicht ist. Die geschieht durch Oxidation, welches ein Temperaturanstieg und Wärmestau verursacht. Dies wiederum löst eine schnellere Oxidationsreaktion aus, welches wider einen Temperaturanstieg und Wärmestau verursacht und diese eine noch schnellere Oxidationsreaktion auslöst. Dies geschieht solange, bis die Selbstentzündungstemperatur erreicht wurde.

Van‘t Hoff‘sche Regel ist eine Faustregel die besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeiten von chemischen Reaktionen bei einer Temperaturerhöhung von 10 °C verdoppeln bis vervierfachen. Eine Temperaturerhöhung um 50 °C würde somit zu einer 32−fachen bis 1024−fachen Reaktionsgeschwindigkeit führen.

-Oxidation
-Wärme
-Temperaturerhöhung
-schnellere Reaktion