Cơ chế nước dập tắt lửa

Thay vì chữa cháy trực tiếp, nước tác động lên nhiên liệu.

Nước tản nhiệt tốt

Khi còn nhỏ, chúng ta được dạy rằng, nước dập lửa, và biết lý do tại sao khía cạnh an toàn cháy nổ quan trọng đến vậy. Song, thực tế, nhiều người vẫn không hiểu lý do khoa học về cách nước dập tắt ngọn lửa. Vậy tại sao nước lại dập được lửa? Thực tế, cơ chế này có thể hoàn toàn khác so với những gì mọi người vẫn nghĩ.

“Nước dập lửa chủ yếu vì nó tản nhiệt rất tốt. Nó thực sự tốt trong việc hấp thụ nhiệt”, bà Sara McAllister - chuyên gia về hành vi và đốt lửa tại Phòng thí nghiệm Khoa học Lửa Missoula của Cục Lâm nghiệp Mỹ ở Montana cho biết.

Song, chúng ta có thể ngạc nhiên khi biết rằng, nước không tự tác động lên ngọn lửa. Lửa cần ba yếu tố để duy trì hoạt động. Đó là nhiên liệu, oxy và nguồn nhiệt. Thay vì chữa cháy trực tiếp, nước tác động lên nhiên liệu. Ông Michael Gollner - một chuyên gia về đốt cháy tại Trường Đại học California, Berkeley - giải thích, nước thực sự khiến nhiên liệu - dù là gỗ, chổi hay tòa nhà - khó cháy hơn.

Theo ông Gollner, khi gỗ đang cháy, sức nóng của ngọn lửa thực sự làm bốc hơi các chất trong gỗ, biến chúng thành khí, sau đó đốt cháy. Nếu nhúng gỗ vào nước, ngọn lửa phải đủ nóng để làm bốc hơi nước và gỗ. Cũng theo chuyên gia này, do khả năng sinh nhiệt cao của nước, nên cần rất nhiều năng lượng hoặc nhiệt để làm nước bốc hơi.

Nếu ngọn lửa dành năng lượng để làm nước bốc hơi, thì nó sẽ có ít năng lượng hơn để đốt nóng nhiên liệu. Khi nước hấp thụ nhiệt, nhiên liệu được làm mát. Nếu không thể đốt nóng nhiên liệu đủ để làm nó bốc hơi, thì ngọn lửa không thể tự cung cấp năng lượng. Khi đó, lửa sẽ bị dập tắt.

Ông Gollner cho biết thêm, đây cũng là một cách rất hiệu quả để khống chế đám cháy. Đó là làm ướt nhiên liệu tiềm năng để ngọn lửa không thể lan rộng. Đây là chiến lược đằng sau các hệ thống phun nước. Chúng ngăn ngọn lửa lan rộng hơn.

Từ đó, kéo dài thời gian cho lính cứu hỏa để đến khu vực xảy ra hỏa hoạn. Chuyên gia này giải thích, hiện tượng nước bay hơi cũng là một chiến lược chữa cháy cho các tình huống đặc biệt. Ví dụ, trong trường hợp một công ty gặp hỏa hoạn, cần xem xét tới phòng máy chủ của khu vực đó.

Việc phun nước vào tất cả các máy tính đó không phải là chiến lược lý tưởng. Vì vậy, trong không gian kín, một chiến lược khác được sử dụng để dập lửa và bảo quản thiết bị.

Với phương pháp được gọi là phun sương, những giọt nước nhỏ đến mức giống như hơi sương được phun vào phòng. Ông Gollner cho biết: “Bạn có thể nhận được nhiều hơi nước trong đó đến mức nó thay thế oxy và làm nguội ngọn lửa”.

Rõ ràng, nước là một “vũ khí” chữa cháy hiệu quả. Tuy nhiên, thực tế, theo bà McAllister, có những tình huống nước không phải là một chiến lược khả thi, đặc biệt là đối với cháy rừng.

Đối với những đám cháy lớn như vậy, việc lấy đủ nước đến nơi cần thiết trở nên khó khăn hơn rất nhiều. Thông thường, nước được sử dụng trong các đám cháy rừng không phải để dập tắt lửa, mà là để làm chậm tốc độ lan của lửa.

Ông Gollner cho biết, nước có thể kéo dài thời gian để các phương pháp chữa cháy khác được tiến hành. Song, nước không ngăn được những đám cháy lớn. “Cần phải có người trên mặt đất, loại bỏ nhiên liệu và vùi lấp lửa bằng bụi bẩn. Song, đây không phải là điều chúng ta có thể làm khi ngọn lửa cao 15 mét”, chuyên gia Gollner nhận định.

Nước nóng có thể dập lửa tốt hơn

Nước hiệu quả hơn hầu hết các chất lỏng khác trong việc dập lửa do tính chất hóa học của nó, đặc biệt là khả năng sinh nhiệt và nhiệt lượng bay hơi. Công suất nhiệt là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ lên một Kelvin.

Nước có nhiệt dung riêng cao nhất trong số các chất tự nhiên khác. Chúng ta sẽ cần khoảng 4,182 KJ/kg để tăng nhiệt độ của nước lên 1 Kelvin. Do đó, một lượng nhiệt lớn do nước hấp thụ khi được phun vào lửa để tăng nhiệt độ của chính nó.

Tuy nhiên, nhiệt hấp thụ để tăng nhiệt độ chỉ cung cấp một phần hiệu quả làm mát. Nhiệt hấp thụ khi nước lỏng chuyển thành hơi nước lớn hơn nhiều so với 4,182 KJ/kg và tiếp tục tăng hiệu quả làm mát. Sau khi đạt được điểm sôi của nước (100 độ C), nhiệt hấp thụ không còn được sử dụng để tăng nhiệt độ nữa, mà là nhằm phá vỡ liên kết giữa các phân tử nước.

Lượng nhiệt cần thiết để phá vỡ tất cả các liên kết và do đó chuyển nước lỏng thành hơi nước được gọi là nhiệt lượng bay hơi. Đối với nước, nhiệt lượng bay hơi khá cao, vào khoảng 2.260 KJ/kg.

Khi sử dụng nước lạnh, thời gian đầu tiên được dành để đưa nước đến điểm sôi. Vì nhiệt độ của nước nóng đã gần điểm sôi nên cần ít thời gian hơn để đạt tới 100 độ C. Do đó, nhiệt lượng bay hơi cao của nước phát huy tác dụng sớm hơn đối với nước nóng so với nước lạnh.

Do đó, nhiệt được nước nóng hấp thụ với tốc độ nhanh hơn. Ngoài ra, việc chuyển đổi thành hơi nước nhanh hơn đồng nghĩa là, quá trình thiết lập rào cản giữa nhiên liệu đang cháy và oxy cũng nhanh hơn.

Sự kết hợp giữa khả năng hấp thụ nhiệt cao hơn khi chuyển thành hơi nước và thiết lập rào cản nhanh hơn giúp nước nóng dập tắt đám cháy nhanh hơn nước lạnh.

Để tăng cường khả năng dập lửa, đôi khi người ta còn cho thêm thuốc súng vào nước. Điều này thoạt nghe thì thấy lạ, nhưng rất có lý. Cụ thể, thuốc súng bị đốt hết rất nhanh, đồng thời sinh ra rất nhiều chất khí không cháy. Những chất khí này bao vây lấy vật thể, làm cho sự cháy gặp khó khăn.

Theo Live Science; Scienceabc