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Verbrennung - Luft - Sauerstoff

Seite 15. Die Zusammensetzung der Luft 13. Feuergefährliche Stoffe - Brandschutz

14. Besondere Verbrennungserscheinungen - Feuerlöschen

Oberflächenvergrößerung begünstigt den Verbrennungsablauf.

Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! Vorsicht, es wird eine Stichflamme erzeugt! Aluminiumpulver wird über ein Knierohr in die Brennerflamme geblasen. Nicht auf andere richten!
Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! Ein Behälter wird entsprechend Abb. 14.2 präpariert. In den Trichter bringt man etwas Glaswolle und häuft darauf getrocknetes Mehl oder Holzstaub und zündet die Kerze an. Nach Aufsetzen des Deckels verstäubt man mit einem kräftigen Luftstoß (durch kräftiges Einblasen) das Mehl.

In Versuch , Kapitel 12 konnten wir beobachten, wie leicht Stahlwolle zu entzünden ist. Aluminiumpulver, das in eine Flamme geblasen wird, verbrennt mit einer Stichflamme. Ganz allgemein reagieren Stoffe in feinverteilter Form viel schneller als kompakte Stücke. Sie besitzen in diesem Zustand eine viel größere Oberfläche, so dass sich z. B. beim Verbrennen die Sauerstoffmoleküle rascher mit den Feinteilchen des Feststoffes verbinden können.

Zunahme der Gesamtoberfläche
14.1 Beim Zerteilen eines Körpers nimmt die Gesamtoberfläche zu.

In Versuch wurde Mehlstaub oder Holzstaub von der Kerzenflamme entzündet. Die Geschwindigkeit des Verbrennungsablaufs ist dabei so groß, dass es zur Explosion kommt. Besonders gefährdet sind durch solche Staubexplosionen Kohlebergwerke, Mühlen (Mehlstaubexplosion in der Rolandmühle im Februar 1979 in Bremen) und holzverarbeitende Betriebe. Sehr trockener, brennbarer Staub kann z. B. schon durch den Schaltfunken eines Lichtschalters bei einem Kurzschluss oder durch Reibungselektrizität (Kunststoffe!) gezündet werden. Die größte Oberfläche besitzen Gase. Daher sind Gemische von brennbaren Gasen mit Luft explosiv (vgl. Versuch , Kapitel 13).

Brenngas wird mit Luft vermischt
14.2 Im Kamin wird das Brenngas mit Luft vermischt. Die Flammentemperatur hängt vom Mischungsverhältnis des Gases mit Luft ab. In der Flamme herschen wegen dieses Mischungsverhältnisses verschiedene Temperaturen.
Vorführung einer Staubexplosion
14.3 Mit dieser Versuchsanordnung kann eine Staubexplosion vorgeführt werden.

Bei defekten Gasleitungen in Gebäuden können Gas-Luft-Gemische entstehen, die bei Zündung (Kurzschluss, Lichtschalter, Zündholz) so heftig explodieren, dass unter der Wucht der Explosion Häuser zusammenstürzen. »Schlagwetterkatastrophen« in Bergwerken sind auf plötzlich austretendes Grubengas zurückzuführen. Die Zündung eines Gemisches von 5,5%-13,5% Grubengas mit Luft kann schon durch einen Zündfunken ausgelöst werden, der beim Schlag von Stahl (Hammer, Meißel usw.) auf Stein abspringt. Zur Verhütung derartiger Unglücksfälle gibt es strenge Sicherheitsvorschriften, z. B. Belüftung des Bergwerks, Sicherheitslampen, bestimmte Arbeitstechniken.

Eine gezielte, aber technisch kontrollierte explosionsartige Verbrennung läuft im Verbrennungsmotor ab, wo ein Gemisch von Luft und Treibstoff gezündet wird. Die Flamme eines Gasbrenners ist ein brennendes Gas (Leuchtgas, Erdgas, Propangas). Das Gas wird dem Brenner durch einen Anschluß im Standfuß zugeführt. Es strömt durch eine enge Düse von unten her mit relativ hoher Geschwindigkeit in den Mischkamin. Dabei wird Luft mitgerissen und im Kamin mit dem Gas ver- mischt. Die Luftzufuhr kann durch einen Ring mit Löchern reguliert werden. Die Temperatur einer Gasflamme hängt von der Art des Gases und dem Anteil der zugeführten Luft ab. Auch die Kerzenflamme ist ein brennendes Gas. Im Docht steigt die flüssige Kerzenmasse empor, geht in den Dampfzustand über und verbrennt.

Die langsame Verbrennung.

Eine Kerze wird mit einem Zündholz angezündet und nach kurzem Brennen wieder ausgeblasen. Sofort nähert man das brennende Zündholz von oben dem aufsteigenden Rauch
Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! Zwei zur Hälft mit Kalkwasser gefüllte Waschflaschen werden über ein T-Stück verbunden, an dem sich ein Schlauch befindet. Über den Schlauch wird nun ein- und ausgeatmet. Vorscht! Auf richtige Anschlüsse achten.
Explosion: eine schnell ablaufende Verbrennung, die mit einer plötzlichen Ausdehnung (Gasentwicklung, Hitze!) verbunden ist.
Eine Flamme ist ein an Luft brennender Gasstrom

Viele Metalle, wie z. B. Kupfer, Zink oder Eisen, verlieren an Luft bald ihren Glanz; auf der Metalloberfläche entsteht langsam eine Metalloxidschicht. Den Vorgang nennt man langsame Verbrennung; er verläuft ohne Feuererscheinung und unterhalb der Entzündungstemperatur. Beim Rosten von Eisen spielt dieser Vorgang eine große Rolle.

Die Atmung ist eine langsam verlaufende Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen. Die dabei gewonnene Energie dient dem Organismus zur Deckung seines Energiebedarfs. Das bei der Atmung entstehende Kohlendioxid wurde in Versuch mit Kalkwasser (Trübung) nachgewiesen.

Nachweis von Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft
14.4 Nachweis von Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft. Die Trübung von Kalkwasser gilt als Nachweis führ Kohlendioxid. Das Kalkwasser wird von der eingeatmeten Luft nicht verändert

Feuerlöschen.

Ein Brand kann gelöscht werden, wenn es gelingt:
1. die Entzündungstemperatur des brennenden Stoffes zu unterschreiten,
2. den Zutritt von Sauerstoff stark oder ganz herabzusetzen.

Verbrennungsgeschwindigkeit wird durch Oberflächenvergrößerung der Brennstoffe stark erhöht.
Langsame Verbrennung ist eine unterhalb der Entzündungstemperatur ablaufende Oxidation eines Stoffes (Rosten, Atmung).
Feuerlöschen: Luftabschluß, Unterschreiten der Entzündungstemperatur.

Beide Punkte werden beim Löschen mit Wasser erfüllt. Brennende Flüssigkeiten können nicht mit Wasser gelöscht werden. Hier kann der Sauerstoffzutritt durch Abdecken mit Sand, Asbestplatten oder feuerfesten Decken verhindert werden. Auch mit Stickstoff oder Kohlendioxid aus Stahlflaschen kann ein kleinerer Brand schnell gelöscht werden.

Beim SchaumIöschen (Versuch ) wird ein kohlendioxidhaltiger Schaum auf den Brandherd gesprüht. Beim Trockenlöscher wird ein Pulver, das unter Hitzeeinwirkung Kohlendioxid abgibt, auf den Brandherd geschleudert. Die beiden zuletzt genannten Methoden sind in den gebräuchlichen Handfeuerlöschern praktisch verwirklicht. Wer sich einen Feuerlöscher anschafft (z. B. für den PKW, in der Garage usw.), sollte die Bedienungsanleitung rechzeitig genau studieren.

Feuerlöscher mit Betriebsanleitung
14.5 Feuerlöscher mit transparentem Löschmittelbehälter (für Schulungs-
zwecke)
14.6 Modellversuch zum Schaumlöschen.
Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! Schaumlöschen nach Flörke: Es wird ein Gemisch aus 75 g Weinsäure, 84 g Natriumhydrogencarbonat und 5 g Saponin bereitet und ein Teil davon in eine Waschflasche gefüllt. Vorsicht! Nun gibt man 3 ml Benzin in eine Pozellanschale, stellt die Benzinflasche weg und zündet dann das Benzin in der Schale an. Jetzt läßt man aus der Wasserleitung in die Waschflasche Wasser fließen. Den herausspritzenden Schaum richtet man auf das brennende Benzin
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