مواد قابل اشتعال: دنیایی که به سرعت شعلهور میشود
ماهیت آتش و معنی «قابل اشتعال»
برای درک مواد قابل اشتعال، ابتدا باید بدانیم آتش چیست. آتش نتیجهٔ یک واکنش شیمیایی سریع به نام احتراق2 است. برای رخ دادن این واکنش، سه چیز به طور همزمان لازم است که به آن مثلث آتش میگویند:
۱. منبع سوخت (مادهٔ قابل اشتعال مانند چوب یا بنزین)
۲. اکسیژن (معمولاً از هوا)
۳. حرارت (منبع جرقه یا شعله)
یک ماده زمانی قابل اشتعال نامیده میشود که به آسانی و در دمای نسبتاً پایین بتواند به عنوان سوخت در این مثلث عمل کند. برای مثال، کاغذ در دمای حدود 232 درجه سانتیگراد و بنزین در دمای بسیار پایینتری (-43 درجه سانتیگراد) مشتعل میشوند!
دستهبندی مواد قابل اشتعال بر اساس حالت فیزیکی
مواد قابل اشتعال را میتوان بر اساس حالت فیزیکیشان (جامد، مایع، گاز) دستهبندی کرد. این دستهبندی برای درک رفتار آنها در برابر آتش بسیار مهم است.
| حالت ماده | ویژگیهای اشتعال | مثالهای رایج | سطح خطر |
|---|---|---|---|
| جامدات | معمولاً نیاز به حرارت بیشتری برای تجزیه و تولید بخارات اشتعالپذیر دارند. ممکن است به آرامی بسوزند یا ذغالای شوند. | چوب، کاغذ، پارچه، زغال، برخی پلاستیکها | متوسط |
| مایعات | خود مایع نمیسوزد، بلکه بخارات آن میسوزند. نقطهٔ اشتعال3 معیار اصلی خطرناک بودن آنهاست. | بنزین، الکل، استون، نفت سفید، تینر رنگ | بالا |
| گازها | به سرعت با هوا مخلوط شده و میتوانند باعث انفجار شوند. نشتی آنها بسیار خطرناک است. | گاز شهری (متان)، بوتان (فندک)، پروپان، استیلن | خیلی بالا |
همانطور که در جدول دیده میشود، مایعات و گازها به دلیل ماهیت فرار4 خود، خطرناکتر محسوب میشوند. به عنوان مثال، وقتی در باک بنزین را باز میکنید، بوی شدیدی حس میکنید. این بو در واقع همان بخارات قابل اشتعال بنزین است که به سرعت در هوا پخش میشوند و با کوچکترین جرقه آتش میگیرند.
مایعات قابل اشتعال و مفهوم حیاتی «نقطهٔ اشتعال»
نقطهٔ اشتعال3 پایینترین دمایی است که یک مایع در آن، به اندازهای بخار تولید میکند که با هوا مخلوط اشتعالپذیری تشکیل دهد و با نزدیک کردن یک منبع احتراق، جرقه کوتاهی روی آن ظاهر شود (نه لزوماً پایدار بماند).
به عنوان یک آزمایش فکری، دو مایع را در نظر بگیرید: روغن آشپزی و الکل طبی. اگر یک کبریت روشن را نزدیک سطح هر دو ببریم، احتمالاً الکل فوراً شعلهور میشود، اما روغن ممکن است فقط دود کند. دلیل این است که نقطهٔ اشتعال الکل حدود 13 درجه سانتیگراد است (پایین و نزدیک به دمای اتاق)، در حالی که نقطهٔ اشتعال بسیاری از روغنهای گیاهی بالای 300 درجه سانتیگراد است.
اهمیت درصد اکسیژن در محیط و حد انفجار
همهٔ گازها و بخارات قابل اشتعال، فقط در یک محدودهٔ خاص غلظت با هوا مخلوط میشوند که قابلیت اشتعال یا انفجار دارند. این محدوده را محدودهٔ انفجاری5 یا حد انفجار مینامند.
برای مثال، بخارات بنزین فقط زمانی منفجر میشوند که غلظت آن در هوا بین 1.4% تا 7.6% باشد. کمتر از این حد، مخلوط خیلی رقیق و بیشتر از آن خیلی غلیظ است و شعلهور نمیشود. این مفهوم در ایمنی معادن (برای گاز متان) یا پمپ بنزینها حیاتی است. رابطهای ساده بین غلظت سوخت، اکسیژن و انرژی فعالسازی وجود دارد که میتوان آن را به صورت زیر نشان داد:
شرط اشتعال: $C_{fuel} \times [O_2] > E_a$
که در آن $C_{fuel}$ غلظت سوخت، $[O_2]$ غلظت اکسیژن و $E_a$ انرژی حداقلی (مانند یک جرقه) برای شروع واکنش است.
شناخت مواد قابل اشتعال در خانه، آزمایشگاه و محیط کار
بسیاری از مواد خطرناک در اطراف ما وجود دارند. آگاهی از وجود آنها اولین گام برای پیشگیری است.
در خانه: مواد پاککننده مانند استون (پاککننده لاک ناخن)، الکل، اسپریهای آئروسل (مانند خوشبوکننده یا اسپری رنگ)، حلالها و حتی آرد و شکر در شرایط خاص (به صورت گرد و غبار در هوا پخش شده) میتوانند منفجر شوند.
در آزمایشگاه مدرسه:اتانول، اتر، هگزان و برخی اسیدهای آلی از جمله مواد قابل اشتعال رایج هستند که باید با احتیاط و دور از شعله استفاده شوند.
در محیط کار (کارگاه یا گاراژ):رنگها و تینرها، چسبهای اپوکسی، روغن موتور کهنه و پارچههای آغشته به آن، و گازهای تحت فشار در کپسول جوشکاری از جمله خطرات بالقوه هستند.
یک مثال عینی: هنگامی که برای تمیز کردن یک لکه رنگ از تینر استفاده میکنید، اگر این کار را در یک اتاق کوچک و بسته انجام دهید، بخارات تینر به سرعت در هوا انباشته میشوند. روشن کردن کلید برق یا شعلهٔ یک آبگرمکن میتواند جرقهای ایجاد کند که باعث انفجار این بخارات شود.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. برای مایعات قابل اشتعال مانند بنزین که روی آب شناور میمانند، پاشیدن آب فقط باعث پخش شدن آتش و بزرگتر شدن حریق میشود. برای این مواد از کپسولهای آتشنشانی پودر خشک یا CO2 استفاده میشود.
پاسخ: علامت شعله یا عبارت قابل اشتعال روی بسیاری از محصولات خانگی مانند برخی پاککنندهها، اسپریها، لاک ناخن و حلالها نیز دیده میشود. این علامت هشداری است برای دور نگه داشتن آن ماده از گرما، جرقه و شعله.
پاسخ: بله، برای آتشسوزیهای کوچک، مانند آتش گرفتن یک قابلمه روغن روی اجاق، پاشیدن مقدار زیادی جوش شیرین یا پوشاندن آن با درب قابلمه (برای قطع کردن اکسیژن) بسیار مؤثرتر و ایمنتر از آب است. خاک یا شن نیز با مکانیزم خفه کردن (قطع اکسیژن) عمل میکنند.
پاورقی
1 مواد قابل اشتعال (Flammable Materials): موادی که به آسانی و در دمای معمولی محیط یا پایینتر از آن، میتوانند مشتعل شوند.
2 احتراق (Combustion): واکنش شیمیایی اکسیداسیون سریع که با تولید گرما و نور (شعله) همراه است.
3 نقطهٔ اشتعال (Flash Point): پایینترین دمایی که در آن، یک مایع بخار کافی برای تشکیل مخلوط اشتعالپذیر با هوا در سطح خود تولید میکند.
4 فرار (Volatile): تمایل یک ماده برای تبخیر شدن در دمای معمولی.
5 محدودهٔ انفجاری (Explosive Range) یا حد انفجار (Flammability Limits): محدودهٔ غلظتی از بخارات یا گازهای سوختنی در هوا که قابلیت اشتعال و انتشار شعله را دارند.
