Škola požiarnej chémie
Oheň
| Názov tohto článku je nejednoznačný. Ďalšie významy sú uvedené pod ohňom (disambiguation). |
Súbor: Fire burning.ogv Das Oheň (zo starej vysokej nemčiny: pre) popisuje vznik plameňov počas horenia s uvoľňovaním tepla a svetla. Na vznik a údržbu požiaru je potrebné palivo, oxidačné činidlo, ako je kyslík zo vzduchu, a teplota vznietenia paliva.
Tvorba ohňa je jednou z kultúrnych techník. Používanie a zvyšujúce sa zvládnutie ohňa bolo dôležitým faktorom pri vtelení a bolo súčasťou všetkých civilizácií prinajmenšom od vrchného paleolitu.
Chemicko-fyzikálne pozadie
Chemicky povedané, oheň je oxidačná reakcia s výskytom plameňa. Toto je exotermická reakcia, to znamená, že reakcie, ktoré prebiehajú pri vzniku požiaru, vydávajú do okolia viac energie vo forme tepla, ako je potrebné na zapálenie.
Na vznietenie alebo udržanie ohňa sú všeobecne potrebné horľavé látky, oxidačné činidlo a energia vznietenia (teplo, mechanické iskry, elektrina). Tento vzťah možno zreteľne znázorniť v spaľovacom trojuholníku. Ak chýba jedna z troch zložiek, oheň zhasne. To možno použiť na hasenie požiaru.
Pri spaľovaní organických materiálov sa napríklad uhľovodíky s kyslíkom oxidačným činidlom zo vzduchu počas úplného spaľovania menia na oxid uhličitý a vodu. Možné sú aj čiastočné popáleniny, pri ktorých sa vytvára oxid uhoľnatý a ďalšie iba čiastočne oxidované látky a môžu zostať neoxidované látky, ako sú sadze. V niektorých prípadoch sa však do paliva môže už tiež pridať oxidačné činidlo, napríklad vo forme ľadu.
Pretože výsledné spaľovacie plyny („dym“) majú kvôli vysokej teplote nižšiu hustotu ako okolitý vzduch, stúpajú vo voľne horiacom plameni prirodzenou konvekciou („komínový efekt“). Výsledný podtlak nasáva čerstvý vzduch zospodu a zboku. Kyslík v ňom obsiahnutý udržuje ďalšie spaľovanie. V prípade mimoriadne veľkých požiarov môže výsledný ponor dosiahnuť silu hurikánu - jeden potom hovorí o búrke.
Pretože rozdiely v hustote nespôsobujú konvekciu beztiaže, prerušuje sa prísun nového kyslíka, a preto napríklad sviečka horiaca v kozmickej lodi vytvára iba relatívne slabý a približne sférický plameň.
Ak prirodzená konvekcia nestačí na požadovaný účel, môže sa v technických aplikáciách umelo uskutočniť prívod vzduchu aj odvod spalín, napríklad pomocou ventilátorov (pozri tiež indukovaný ťah).
Svetlo ohňa je fyzikálny jav. Elektróny zahriatych častíc krátko dosiahnu vyššiu energetickú hladinu a po krátkom čase klesnú späť na svoju pôvodnú energetickú hladinu, pričom uvoľnia (spontánnu emisiu) energiu vo forme svetelného kvanta (fotón). Nie každá takáto emisia je pre ľudské oko viditeľná; produkuje sa tiež infračervené žiarenie (pozri farbu plameňa).
Teória spaľovania sa zaoberá chemickými a fyzikálnymi procesmi v ohni.
Pôvod slova
Nové vysoko nemecké slovo Oheň môže byť - cez strednú hornú nemčinu viur, Staronemecká nemčina pre a západonemecká fewur - stopa späť k starodávnemu indoeurópanovi s rovnakým významom pehwr (porovnaj tiež starogrécke πῦρ /pyr, Arménsky hurá, Chetita pahhur, Gotický fén a Umbrian pir).
Praveké použitie ohňa
Skrotenie požiarov (napríklad bleskom) a neskôr schopnosť zakladania ohňov [1] boli dôležitými krokmi vtelenia. S nárastom mäsožravej stravy, ktorá pre Homo habilis, ešte viac pre Homo rudolfensis so zmenami na zuboch a mozgu bolo dokázané, že použitie tejto potraviny bolo možné iba varením. [2] Varenie alebo vyprážanie na otvorenom ohni uľahčuje enzymatické trávenie jedla a tým uľahčuje tráviaci trakt. Jedlo sa dalo navyše konzervovať dlhšie fajčením. Oheň ponúkol teplo, svetlo a ochranu pred predátormi a hmyzom súčasne a v prípade potreby ich bolo možné použiť pri love na útek zo zveri. O použití ohňa pri riadených poľovačkách sa dá len predpokladať, avšak neexistujú o tom archeologické dôkazy.
Paleolit a mezolit
Veľmi skoré archeologické dôkazy o použití ohňa australopitekmi (pred 4 - 1,5 miliónmi rokov), ako aj Homo habilis (Pred 2,5 - 2 miliónmi rokov) sú dodnes kontroverzné. [3] [4] Prominentnými príkladmi takýchto pochybných dôkazov sú Koobi Fora pri jazere Turkana (Keňa), [5] Swartkrans (Južná Afrika), [6] Yuanmou (Čína), stredisko Gongwangling (Čína; porov. Muž Lantian) a Pandalja 1 pri Pule (Chorvátsko). [7] Dôkazy o krboch v Swartkrans spočívajú v stupni zahriatia sedimentu pomocou ESR na dokázanie, že teplota horenia v krbe bola vyššia ako v prípade požiaru prírodnej trávy. [8] [9] Ďalšia kontroverzná stránka sa nachádza v Chesowanja v Keni neďaleko jazera Baringo. Našli sa tam zvieracie kosti a Oldowanské nástroje spolu s viac ako päťdesiatimi spálenými kusmi hliny, ako aj krbovými kameňmi. [10]
Ďalšie spoľahlivé dôkazy o použití ohňa pochádzajú z lokalít Terra Amata neďaleko Nice [24] a Vértesszőlős v Maďarsku. Obidve lokality sú datované do stredo pleistocénnych interglaciálov, ktoré sa rovnajú morským OIS 9, 11 alebo 13. [20] V rovnakom časovom horizonte asi pred 400 000 rokmi majú byť v izraelskej jaskyni Qesem zriadené krby. [25]
Medzi príklady z časového horizontu „klasických“ neandertálcov z doby ľadovej vo Würme patria Grotta XVI [26] alebo Abric Romaní [27].
Nedávna história
Súbor: FeuerMachen2010Rhof.ogv V priebehu neolitizácie oheň tvoril základ dôležitých kultúrnych techník, ako napríklad pálenie keramiky (keramika) a tavenie kovov (od doby medi). Štandardnou metódou neolitu je „markazitový zapaľovač“, čo dokazujú rôzne nálezy kultúry pásovej keramiky. [35] „Markazitové zapaľovače“ sa osvedčili aj v dobe bronzovej. [36]
Od doby železnej neskôr ohnivá oceľ postupne nahradzovala žiarovku markazitu. Na cintoríne Bescheid sa našiel červený železný kameň a pazúriková čepeľ na vrchu 78/2, čo sa v tejto kombinácii interpretuje ako zapaľovač. [37]
Na Nydamskej lodi sa okrem iného našli požiarne ocele v tvare šálu. [38] V severnom Nemecku sú počas doby železnej známe predmety z kremenca v tvare lode, ktoré podobne ako kremeň fungujú ako ohňovače. [39]
Tvorba iskier v súvislosti so železom a kremeňom zostáva až do dnešných čias najrozšírenejším typom výroby ohňa v Európe. Tento princíp sa používa aj v princípe flintlock brokovnice.