Vatra

Za druga značenja, pogledajte Vatra (čvor).

Vatra je brza oksidacija goriva u egzotermnom hemijskom procesu sagorijevanja, oslobađajući toplotu, svjetlosti i razne produkte reakcije.^[1][a][2] Plamen, najvidljiviji dio vatre, nastaje u reakciji sagorijevanja kada gorivo dostigne temperaturu tačke paljenja. Plamenovi od ugljikovodičnih goriva sastoje se prvenstveno od ugljik-dioksida, vodene pare, kisika i dušika. Ako su dovoljno vrući, plinovi se mogu ionizirati i proizvesti plazmu.^[3] Boja i intenzitet plamena ovise o vrsti goriva i sastavu okolnih plinova.^[4]

Vatra na otvorenom

Paljenje i gašenje gomile drvene strugotine

Vatra, u svom najčešćem obliku, ima potencijal da rezultira požarom, što može dovesti do trajnih fizičkih oštećenja. Direktno utiče na kopnene ekološke sisteme širom svijeta. Pozitivni efekti vatre uključuju stimulisanje rasta biljaka i održavanje ekološke ravnoteže. Njeni negativni efekti uključuju opasnosti po život i imovinu, zagađenje atmosfere i kontaminaciju vode.^[5] Kada vatra ukloni zaštitnu vegetaciju, obilne kiše mogu uzrokovati eroziju tla.^[6] Spaljivanje vegetacije oslobađa dušik u atmosferu, za razliku od drugih biljnih hranjivih tvari poput kalija i fosfora koji ostaju u pepelu i brzo se recikliraju u tlo.^[7][8] Ovaj gubitak dušika proizvodi dugoročno smanjenje plodnosti tla, iako se može nadoknaditi biljkama koje fiksiraju dušik poput djeteline, graška i graha; razgradnjom životinjskog otpada i leševa, te prirodnim pojavama poput munje.

Vatra je jedan od četiri klasična elementa i ljudi su je koristili u ritualima, u poljoprivredi za čišćenje zemljišta, za kuhanje, stvaranje topline i svjetlosti, za signalizaciju, pogon, topljenje, kovanje, spaljivanje otpada, kremiranje i kao oružje ili način uništavanja. Različite tehnologije i strategije su osmišljene za sprječavanje, upravljanje, ublažavanje i gašenje požara, a profesionalni vatrogasci igraju vodeću ulogu.

Za nastanak vatre su potrebna tri osnovna elementa: gorivo, toplota i oksigen, što se simbolično predstavlja kao "trougao vatre". Sprječavanjem kombinovanja ova tri elementa sprečava se nastanak vatre. Uklanjanjem bilo kojeg od ovih elemenata, vatra se zaustavlja, što je osnovni princip gašenja požara.

Trougao vatre

Elementi vatre

Oksigen u trouglu vatre se može posmatrati kao oksidacijsko sredstvo, te osim oksigena iz zraka to mogu biti sredstva koja u hemijskoj strukturi sadrže oksigen koji služi kao oksidacijsko sredstvo. Fizičko stanje goriva je također značajno za razvoj vatre. npr. drvena ploča će se teže zapaliti od drvenih opiljaka i prašine. Veći stepen usitnjenosti podrazumijeva veću površinu i manju masu koja odvodi toplotu, pa je paljenje olakšano. Npr. ugljena prašina zbog malog odnosa mase prema dodirnoj površini može eksplodirati. Važan faktor kod nastanka vatre je isparavanje, jer u slučaju vatre zapravo gore pare koje nastaju od goriva. Gorivo koje lakše prelazi u gasovito stanje se lakše zapali. Tečnosti se lakše pale od čvrstih supstanci, a gasovi lakše od tečnosti. Količina toplote koja se može osloboditi prilikom sagorijevanja neke supstance naziva se kalorična vrijednost. Ukupna kalorična vrijednost predstavlja odnos količine toplote oslobođene pri sagorijevanju u odnosu na količinu supstance. Izražava se u jedinicama energije po jednici količine supstance (npr. kJ/kg, kJ/m³).

Vatra sa ugljem kao gorivom

Izvori paljenja

Izvor paljenja predstavlja bilo koji lokalizirani izvor energije koji može dovesti do paljenja supstance. Da bi došlo do paljenja mora se dostignuti minimum energije paljenja. Proces paljenja određuju sljedeći faktori: temperatura, dovedena količina toplote, brzina kojom se toplota dovodi (ili vremenski period u kojem se toplota dovodi) i površina na koju se toplota dovodi. Izvori paljenja se mogu grupisati u četiri kategorije: mehanički (trenje, kompresija), električni (otpor, električni luk, statički elektricitet, munja, itd.), hemijski (sagorijevanje, spontano zagrijavanje, rastvaranje) i nuklearni.

Prenos toplote

Prenos toplote omogućava širenje vatre. Vatra se širi na četiri načina: direktnim kontaktom plamena, konvekcijom, radijacijom i kondukcijom. Direktni kontakt je odgovoran za inicijalno paljenje vatre (početno paljenje). Konvekcija je prenos toplote kroz fluid (npr. zrak). Radijacija je prenos toplote u obliku talasa. Širi se u svim smjerovima i ne zavisi od strujanja zraka. Kondukcija je prenošenje toplote kroz čvrste objekte.

Razbuktavanje

Razbuktavanje ("flashover") je pojava u zatvorenom prostoru (npr. soba) gdje je količina toplote dovoljna da se dostigne tačka paljenja svih prisutnih materijala. Kada se ta tačka dostigne, svi materijali počinju da gore u istom trenutku i obuhvataju cijeli prostor.

Također pogledajte

• Požar
• Zapaljivost