19. 2. Вода как отв

Несомненно, что первым огнетушащим веществом, которое использовал человек, была вода.

Период времени	Изобретения
II-I век до н.э.	Изобретение пожарного насоса. Древнегреческий ученый-механик Ктесибий из Александрии
1518 г.	Пожарный насос. Золотых дел мастер Антон Платнер. Аугсбург (Германия).
Конец 17 века	Ручные заливные пожарные трубы. На Руси – ярыжки, постоянно дежурившие на земском дворе, специально обученные и снаряженные люди.
1815 г.	С.П. Власов предложил использовать для тушения пожаров растворы солей в воде (соды, железного купороса).
1829 г.	Первый паровой пожарный насос. В России использовался до 20-х годов.
1902 г.	Применение "пульверизованной воды" для тушения нефти. Вермишев И.Л. – на заседании Императорского химического общества; Н.В. Дмитриев – на II Всероссийском съезде пожарных работников.
1912 г.	Приоритет России в области применения распыленной воды для тушения нефтепродуктов. VI международный конгресс.

По статистическим данным с помощью воды сегодня тушат примерно 80 % всех пожаров.

Преимущества воды как отв

1. Дешевизна, доступность, простота: применения, хранения, транспортировки, подачи.

2. Высокая охлаждающая способность, благодаря своей большой теплоемкости и теплоте испарения (примерно в 2-10 раз больше, чем у других жидкостей).

3. Высокая разбавляющая способность, поскольку при испарении воды образуется большое количество пара (из 1 л воды – 1700 л пара).

4. Химическая нейтральность по отношению к строительным, конструкционным, отделочным материалам.

5. Универсальность, обусловленная возможностью применения как для тушения пожаров большинства классов, так и для охлаждения.

6. Экологическая безопасность воды.

Недостатки воды как отв

1. Высокая температура замерзания.

2. Наличие природных растворенных солей, что повышает электропроводность воды и способствует коррозии оборудования.

3. Нефтепродукты и многие другие органические жидкости всплывают на поверхность воды и продолжают гореть, причем площадь пожара при этом увеличивается.

4. Бурно реагирует со многими веществами с выделением большого количества тепла. По этой причине не допустим контакт воды со следующими веществами.

4.1. Щелочные и щелочноземельные металлы

2Na + 2H₂O  2NaOH + H₂

4.2. Карбиды кальция, алюминия, лития (аналогичны реакции силицидов)

CaC₂ + 2H₂O  C₂H₂ + Ca(OH)₂

Al₄C₃ + 12H₂O  3CH₄ + 4Al(OH)₃

2Li₂C₂ + 2H₂O + O₂  4LiOH + 4C

4.3. Негашеная известь

СаО + Н₂О  Са(ОН)₂

В этой реакции горючих веществ нет, но выделяющееся тепло может вызвать воспламенение горючих веществ, находящихся рядом.

4.4. Металлы, нагретые до высокой температуры

Fe + H₂O  FeO + H₂

4.5. Силаны, бораны

SiH₄ +4H₂O  Si(OH)₄ + H₂

SiH₄ +H₂O + 2NaOH  Na₂SiO₃ + 4H₂

В₂Н₆ +6Н₂О  2Н₃ВО₃ + 6Н₂

4.6. Металлоорганические соединения

Mg(C₂H₅)₂ + 2H₂O  Mg(OH)₂ + 2C₂H₆

5. Высокое поверхностное натяжение воды.

Высокое значение поверхностного натяжения воды затрудняет ее использование при тушении пористых материалов (хлопок, ткани, торф). Механизм взаимодействия воды с горящей поверхностью можно представить следующим образом.

При тушении горящего материала способом охлаждения основные процессы происходят на границе раздела фаз, куда попадают образующиеся в результате дробления капли воды. Количество теплоты, которое поглощается одиночной каплей при контакте с горящей поверхностью, определяется уравнением:

Q =   (t_н  t_к)  F  , где

 - коэффициент теплоотдачи;

t_н, t_к – начальная и конечная температура капли;

F – площадь контакта капли с поверхностью;

 - время контакта.

Анализ этого уравнения показывает, что повышение времени и площади контакта приводит к увеличению количества теплоты, отбираемой от поверхности горения ТГМ.

Площадь контакта зависит от дисперсности воды и смачиваемости твердой поверхности.

Смачивание – это межмолекулярное взаимодействие жидкости и твердой поверхности при их контакте.

Определим понятия адгезии и когезии.

Адгезия (от лат. аdhaesio – притяжение, сцепление) (прилипание) – явление соединения приведенных в контакт поверхностей конденсированных фаз.

Когезия (от лат. сohaesus – связанный, сцепленный) – сцепление одного и того же однородного тела (жидкого или твердого). Когезия обусловлена химической связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмолекулярным взаимодействием. Работой когезии называют свободную энергию разделения тела на части и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела.

Работу когезии W_с определяют как работу обратимого изотермического разрушения тела: W_с = 2, где  - удельная поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей) W_с = 2.

Соотношение работы когезии W_с и работы адгезии W_а, характеризующей сцепление разнородных тел, служит для определения способности жидкостей смачивать твердые тела:

при W_а< ½ W_с имеет место несмачивание;

при ½ W_с< W_а< W_с - смачивание;

при W_а > W_с - растекание жидкости по поверхности твердого тела.

Смачиваемость количественно характеризуется величиной краевого угла смачивания , образованного по периметру смачивания касательной к поверхности капли и смоченной поверхности твердого тела.

Краевой угол, в свою очередь, зависит от поверхностного натяжения 

трех соприкасающихся поверхностей раздела фаз: Ж-Г, Ж-Т, Г-Т. Краевой угол  является важнейшей характеристикой смачивания и определяется выражением Юнга:

.