Eigenschaften des Feuers

1. Eigenschaften des Feuers von Patrick Kielholz

2. Was ist Feuer? Drei Dinge braucht man für ein Feuer: Brennstoff, Hitze und Sauerstoff. Fehlt einer dieser drei Faktoren oder stimmt das Verhältnis dieser drei Faktoren zueinander nicht, so gibt es auch kein Feuer. Schritt für Schritt: Jeder kennt Rost. Rost ist nichts anderes als Eisen, das sich mit Sauerstoff verbunden hat. Wenn man so will, ist Rosten eine Art langsame Verbrennung. Verbrennung bedeutet nämlich, dass sich die Moleküle des Brennstoffs, in diesem Fall eben Eisen, mit dem Sauerstoff verbinden. Hierbei wird tatsächlich Wärme frei, nur da es sehr langsam abläuft, merken wir nichts davon. Wenn man aber das Eisen so fein zerstäubt, so dass sehr viel Luftsauerstoff mit den Eisenspänen in Kontakt kommt, kann man den Oxidationsprozess so beschleunigen, dass eine Verbrennung abläuft. Wenn man diese Wärme so nutzen kann, dass immer mehr Moleküle des Brennstoffs sich mit dem Sauerstoff verbinden, dann entsteht eine Kettenreaktion, und es brennt richtig. Damit es dazu kommt, braucht man eine Startwärme, zum Beispiel das Streichholz, mit dem man eine Kerze anzündet.

3. Das Feuer/Feuermachen Wie der Mensch zum Feuer kam Der Mensch lernte wahrscheinlich vor knapp 300 000 Jahren, das Feuer beherrschen. Zuerst beobachteten wir das Feuer in der Natur, z.B in Vulkanen oder Bäumen, die der Blitz entzündet hatte. Dann holten wir uns Feuer aus diesen natürlichen Quellen und nutzten es als Licht- und Wärmequelle sowie zum Schutz vor Feinden. Schließlich lernten wir, selbst Feuer zu machen. Sehr viel später schmolzen wir mit Hilfe des Feuers Metall oder brannten Ton und entwickelten eine Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten. Die Beherrschung des Feuers trug mit dazu bei, dass wir sesshaft wurden. Das Feuermachen (www.krebs-bammental.de)

4. Versuch zum Thema „Wie entsteht Feuer“ : Material: Holzstück, 2 Schraubzwingen, Holzstäbchen. Ziel: Bei diesem Versuch versuchten wir das Holzstück zu entflammen. Durchführung: Wir befestigen das Holzstück mit 2 Schraubzwingen am Tisch. In das vorgebohrt e Loch steckten wir das Holzstäbchen und drehten dies 3 min. lang. Auswertung: Vor dem Versuch: 23 °C Nach dem Versuch: 28 °C Ergebnis: Das Holzstück hat zwar nicht gebrannt, aber die Temperatur ist 5 °C gestiegen. Der gleiche Versuch wurde mit Bohrmaschine durchgeführt. Die Temperatur stieg schneller und höher an.

5. Gefahren die vom Feuer ausgehen können Wenn eine rotglühende Feuerwalze langsam und doch unaufhaltsam vorwärtsdrängt, wenn jedes Jahr riesige Wälder Opfer der Flammen werden, dann sind die Menschen geschockt, panisch, verängstigt. Sie können dieser Naturgewalt nichts entgegensetzen, sie können nur abwarten, bis sich das Feuer wieder besänftigt hat. Und doch ist nichts stärker mit der Entwicklung der Menschheit verwoben, als das Feuer. Nur der Mensch hat sich das Feuer zu eigen gemacht, was nicht bedeutet, dass er diese Urgewalt immer beherrscht.

6. Aber die Menschen nutzen auch das Feuer Trotz seiner zerstörerischen Kraft hatten die Menschen frühzeitig erkannt, welch großer Vorteil es ist, das Feuer für ihre Zwecke nutzen zu können. Zunächst Wärme- und Lichtquelle, bemerkten sie rasch, dass Speisen wohlschmeckender und besser verdaulich wurden, wenn sie diese im Feuer garten. Die weithin sichtbaren Flammen oder der Rauch werden bis heute von einigen Völkern wie in den Frühzeiten der Menschheitsgeschichte als Kommunikationsmittel genutzt. Sie informieren über die Anwesenheit von Menschen und vereinfachen den Kontakt untereinander. Unvorstellbar für viele von uns im Zeitalter von Funktelefon und Internet. Umso verständlicher sind die Bemühungen unserer Vorfahren, dieses lebenswichtige Element dauerhaft zu erhalten. So entwickelten sie unterschiedliche Techniken, selbst Feuer zu erzeugen, um nicht mehr von den Launen der Natur abhängig zu sein. Von dieser Zeit an bestimmte die Kontrolle über das Feuer die wesentlichen Entwicklungsschritte der Menschheitsgeschichte. Höhere Temperaturen wurden erzielt, was eine Bearbeitung von Metallen und die Herstellung leistungsfähiger Waffen ermöglichte. Die Begriffe Bronze- und Eisenzeit stehen im engen Zusammenhang mit der Nutzung des Feuers, genau wie auch der Beginn der Industrialisierung. Seit dem Ende des 18. Jahrhunderts nutzen die Menschen das Feuer auf eine völlig neue Weise, indem seine Wärmeenergie in Bewegungsenergie gewandelt wird. Eine wichtige Voraussetzung dafür war die Entdeckung des französischen Chemikers Antoine Lavoisier, der erkannte, dass bei einer Verbrennung ein Gas aus der Luft verbraucht wird, das er „Sauerstoff“ nannte. Bis heute wurden die Möglichkeiten, Verbrennungsvorgänge zu nutzen, auf vielfältige Weise weiterentwickelt und zu unvorstellbarer Perfektion gebracht. Kaum jemand macht sich noch bewusst, dass das tagtägliche Anlassen des Autos oder jeder Flugzeugstart letztlich ein Resultat eines Verbrennungsvorgangs ist. Dennoch ist gerade in den letzten Jahren zu beobachten, dass die Menschen mehr und mehr zu den natürlichen, ursprünglichen Licht- und Wärmequellen zurückfinden – und damit ist nicht der letzte Urlaub in der heißen Südseesonne gemeint.

7. Die Anziehungskraft von Feuer Das Anzünden von Kerzen erfreut sich gerade in den lichtärmeren Monaten großer Beliebtheit. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Kerzenschein genau wie die Abendsonne besonders viele rot-orange Lichttöne enthält, die den Menschen aktivieren. Ebenso finden im Zeitalter von Fernwärme und Zentralheizung viele Hausbauer zurück zur anheimelnden Wärme von Großmutters Kachelofen oder zur knisternden Lagerfeuerromantik der frühen Höhlenbewohner. Laue Sommerabende werden gemütlicher an einem wenn auch noch so kleinem Feuer, und die allerorts beliebten Grillfeten könnten bei genauerer Betrachtung auch an die erste Nahrungszubereitung über offenem Feuer erinnern. Die Sehnsucht nach dem Feuer lässt uns seine widersprüchliche Bedeutsamkeit für das menschliche Leben erahnen, es weckt Träume und Ängste, wärmt und vernichtet, und es fasziniert immer wieder aufs Neue.

8. Die Verbrennung Einleitung Bei einer Verbrennung verbindet sich ein Stoff mit Sauerstoff. Der wissenschaftliche Fachausdruck lautet Oxidation. Dabei werden große Mengen an Wärme freigesetzt. Bei Verbrennungen kommt es häufig auch zu Lichterscheinungen. Wir unterscheiden den Verbrennungsprozess mit Flammenbildung von der so genannten stillen, flammenlosen Verbrennung (bei Metallen, z. B. rostendes Eisen oder bei der Verwertung unserer Nährstoffe im Körper).

9. Feste Brennstoffe Zur Wärmeerzeugung verwendet man feste Brennstoffe (Kohle, Koks, Holz oder Torf) die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen. Der Brennstoff wird durch die beim Zünden und Weiterbrennen zugeführte Wärme zunächst zersetzt. Dabei entweichen die meisten Bestandteile der Brennstoffe als Gase, die in einer Flamme verbrennen. Der feste Kohlenstoff bleibt zurück und verbrennt anschließend als Glut. Seine Verbrennung erfordert eine Oberflächentemperatur von rund 400 bis 800 °C. Glühende Holzkohle kann durch ein Gebläse so stark angefacht werden, dass es Eisenerz zum Schmelzen bringt (über 1300 °C). Die Kelten und Römer in unserer Heimat nutzten vor 2000 bis 2500 Jahren Holzkohle zur Eisenherstellung. Sie wird aus Buchenholz hergestellt. Flüssige und gasförmige Brennstoffe Hierzu zählen neben Erdgas vor allem Öle und Benzine, die hauptsächlich aus Erdöl gewonnen werden. Auch in ihnen ist Kohlenstoff der Hauptbestandteil. Gasförmige Brennstoffe wie Erdgas werden vor der Verbrennung meist mit Luft gemischt. Erdgasflammen können Temperaturen von über 1930 °C erreichen.

10. Verbrennungsprodukte Gewöhnliche Brennstoffe verwandeln sich bei der Verbrennung mit Luftsauerstoff hauptsächlich zu Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Wasserdampf. Diese Abgase sind für die Umwelt belastend. Kohlenstoffmonoxid ist hochgiftig. Kohlenstoffdioxid ist ein Treibhausgas, d. h. es trägt zur Verschlechterung des Klimas bzw. zur Erwärmung der Atmosphäre bei. Wasser ist unschädlich. Es entsteht z. B. bei der Verbrennung von Erdgas (neben Kohlenstoffdioxid). Der sauberste Brennstoff ist Wasserstoff: sein Verbrennungsprodukt ist reines Wasser! Rauch besteht hauptsächlich aus diesen Gasen sowie Verunreinigungen durch unverbrannten Kohlenstaub (Ruß).  Was als Asche übrig bleibt sind, unbrennbare Bestandteile, hauptsächlich Mineralien.Bei der Verbrennung wird Energie frei in Form von Wärme und Licht. Wärmeenergie wird in vielerlei Weise technisch genutzt. (siehe "Energiegewinnung")

11. Verbrennungen Eine Verbrennung ist eine Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff oder einem anderen Gas reagiert. Im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man unter einer Verbrennung die Reaktion eines Materials mit Luftsauerstoff. Eine Verbrennung kann heftig in Form eines Feuers oder langsam und relativ kalt, etwa beim Verrosten von Metallen oder innerhalb eines Lebewesens bei der "Verbrennung", also der Oxidation von Nährstoffen, ablaufen. Bei den Feuerwehren werden die brennbaren Stoffe in Brandklassen eingeteilt. Die Verbrennung in einem Feuer kann kontrolliert (Nutzfeuer), zum Beispiel in einem Ofen oder Lagerfeuer, oder unkontrolliert (Schadfeuer) bei einem Brand erfolgen. Verbrennungen, die mit einer hohen Geschwindigkeit, nahezu schlagartig und mit enormer Volumenzunahme (der gasförmigen Bestandteile) erfolgen, bezeichnet man als Explosion oder bei etwas langsamerem Ablauf als Verpuffung.

12. Wie eine Kerze brennt Bei einer Kerze ist Wachs der Brennstoff. Wachs besteht aus einfach gebauten Kohlenwasserstoffketten : ca. 18 - 20 Kohlenstoffatome, die an den Seiten noch Wasserstoffatome tragen; Kohlenstoff und Wasserstoff sind übrigens die Hauptbestandteile von fast allen brennbaren Substanzen. Bei Zimmertemperatur ist Wachs fest; zündet man den Docht an, beginnt das Wachs zu schmelzen. "Schmelzen" bedeutet, dass die Hitze die Wachsmoleküle in Bewegung versetzt. Die Wachsketten lösen sich voneinander - das Wachs wird "flüssig" - und vom Docht hochgesogen; die starke Hitze bringt die Wachsmoleküle dazu, sich noch heftiger zu bewegen, sie lösen sich vom Docht und zerbrechen schließlich in kurze Stücke. Diese Spaltung durch Hitzeenergie nennt man "Pyrolyse"; die kurzen Bruchstücke sind viel reaktionsfreudiger als die langen, trägen Wachsketten. Jetzt kommt der Luftsauerstoff zum Zuge und reagiert mit dem Wasserstoff in den Bruchstücken. Das ist die eigentliche Verbrennung: aus Sauerstoff und Wasserstoff entsteht unsichtbarer Wasserdampf. Dabei wird viel Energie in Form von Licht und Wärme frei. Diese Energie zerlegt immer mehr Brennstoff wird kleine Bruchstücke zerlegt, die dann wiederum mit Sauerstoff reagieren. Eine Kettenreaktion ist in Gang gekommen, das Feuer brennt von alleine weiter. Ein Teil der Energie wird dabei in Form von blauem Licht abgestrahlt, wie man es an der Basis der Kerzenflamme sieht. Zurück bleiben die Kohlenstoffatome, die kleine, kugelförmige Rußpartikel bilden. Diese Rußpartikel sind über 1000 Grad Celsius heiß und glühen deshalb in dem typischen warmen, gelben Licht, das eine Kerze so gemütlich macht. Während sich die glühenden Rußpartikel nach oben bewegen, reagieren auch sie mit dem Luftsauerstoff und werden zu dem Gas Kohlenstoffdioxid. Auch dabei wird Energie frei, die zum Teil in Form von Hitze abgestrahlt wird und zum Teil den Zerlegungsprozess an der Basis der Flamme aufrechterhält - bis das gesamte Wachs verbrannt ist.

14. Wie kann man Feuer löschen Wasser ist nicht alles Grundsätzlich geht es beim Löschen darum, einen der drei Faktoren auszuschalten, die für ein Feuer notwendig sind: Die Energie kann man mit Wasser entziehen, den Sauerstoff durch Schaum oder Löschgas; außerdem gibt es Löschmittel, die sich schneller mit dem Brandstoff verbinden als der Sauerstoff, also quasi den Brennstoff entziehen. Trotz der Überschrift - das beste Löschmittel ist auch heute noch das Wasser; es ist umweltfreundlich, billig und fast überall unbegrenzt verfügbar. Wasser löscht nicht, weil es nass ist, sondern weil es kühlt. Um Wasser zum Kochen und schließlich zum Verdampfen zu bringen, braucht man viel Energie; genau diese Energie entzieht es beim Löschen den Flammen - bis nicht mehr genug davon da ist, um zusammen mit Brennstoff und Sauerstoff das Feuer anzuheizen. Wasser hat noch einen zweiten Effekt: Der beim Löschen entstehende Wasserdampf verdrängt den Sauerstoff vom Brennstoff. Wasser kann unterschiedlich eingesetzt werden: Als dicker Löschstrahl oder als Tröpfchenregen. Solche kleinen Tropfen sind im Prinzip effektiver; teilt man nämlich einen Liter Wasser in immer kleinere Tropfen auf, dann vergrößert sich die Oberfläche. Je größer die Oberfläche, desto besser die Löschwirkung. Je kleiner aber die Tropfen, desto schwieriger wird es, sie auf den Brandherd zu blasen. Wissenschaftler des Instituts der Feuerwehr in Heyrothsberge nahe Magdeburg kamen auf eine ausgefallene Idee: Sie montierten das Triebwerk eines MIG-Kampfflugzeugs auf einen Panzer und leiteten einen Wasserstrahl in den Rückstrahl des Triebwerks. Eine Methode, mit der ungarische Feuerwehrleute 1991 viele der brennenden Ölquellen in Kuwait löschten.

15. Vielleicht eine Technik der Zukunft: das Sprenglöschverfahren. Dabei wird ein seilförmiger Sprengstoff durch einen Plastikschlauch gezogen. Dieser wird anschließend mit Wasser gefüllt und an den Brandherd gebracht. Zündet der Sprengstoff, dann wird das Wasser in Abermilliarden feinster Tröpfchen zerrissen und mit riesiger Wucht auf das Feuer gedrückt. Die Flammen werden gleichzeitig abgekühlt und ausgeblasen. Kleinere Versuche waren schon erfolgreich; ob das Verfahren aber auch im Ernstfall erfolgreich sein wird, ist noch nicht klar. Es gibt Feuer, die sollte man niemals mit Wasser löschen: Flüssigkeitsbrände. Der Grund: Die Wassertropfen dringen in die heiße Flüssigkeit ein und verdampfen augenblicklich, wobei sie sich stark ausdehnen. Dadurch werden Brennstoffteilchen in die Luft gerissen, die beim Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft sofort explodieren. Flüssigkeitsbrände löscht man mit Schaum. Dieser trennt den Brennstoff vom Sauerstoff ab. Zusätzlich kühlt das im Schaum enthaltene Wasser und raubt den Flammen damit die Energie. Wenn Wasser und Schaum mehr Schaden als Nutzen anrichten, löscht man mit Löschgas - zum Beispiel da, wo teure Computer oder Bücher stehen. Das Löschgas reduziert den Anteil des Sauerstoffs in der Luft. Sinkt dieser unter 14 Prozent, geht das Feuer aus. Einige Regeln zum richtigen Gebrauch Ihres Feuerlöschers: - Handfeuerlöscher enthalten Löschpulver; im Dauerbetrieb reicht das Pulver nur für 10-15 Sekunden, man hat also nicht viel Zeit. Nur Glutnester sollte man stoßweise löschen; ansonsten empfiehlt es sich, den gesamten Inhalt auf einmal einzusetzen. Vor allem bei Flüssigkeitsbränden ist dies wichtig: Hört man nämlich zwischendrin auf, entzündet sich der gesamte Brandstoff erneut. - Feuer in Windrichtung angreifen - Flächenbrände von vorne nach hinten löschen - Tropf- und Fließbrände von oben nach unten löschen - Hat man mehrere Löscher zu Verfügung, sollte man sie gleichzeitig einsetzen, nicht nacheinander Wichtig: Feuer kann sich nach dem Löschen wiederentzünden!

17. Das war meine Dokumentation zum Thema Feuer Ich danke euch für euer Interesse