تسعة
الرئيسية » اعرف اكثر » كيف يتم حدوث الاشتعال ونشوء النار ؟… شرح علمي مبسط

كيف يتم حدوث الاشتعال ونشوء النار ؟… شرح علمي مبسط

في الوقت الحالي لا تعتبر النار شيئًا مرعبًا للإنسان ، الذي وصل إلى مرحلة متقدمة من تطويعها لنفسه ، في هذا المقال نشرح ماهية النار ، وكيفية حدوث الاشتعال .

كيف يتم حدوث الاشتعال ونشوء النار

كانت النار منذ القدم أمرًا محيرًا جدًا للإنسان ، منذ اكتشاف الإنسان للنار ، التي رأي فيها مظهرًا من مظاهر القوة والبأس ، والتي قد عبدها في بعض الفترات والأماكن ، وهو يحاول تطويعها بشتى الطرق من أجل الحصول على العديد من المنافع منها ، بدءًا من استخدامها في التدفئة ، وتسخين الماء ، وطهي الطعام ، وصهر المعادن ، وحتى استخدامها في محركات الاحتراق لإنتاج الطاقة الحركية ومن ثم الكهرباء ، في الوقت الحالي لا تعتبر النار شيئًا مرعبًا للإنسان ، الذي وصل إلى درجة كبيرة من تطويعها لصالحه ، في هذا المقال نشرح ببعض التفصيل ماهية النار ، وكيفية حدوث الاشتعال ، بطريقة علمية مبسطة .

آلية حدوث الاشتعال ونشوء النار

ما هي النار ؟

قبل أن نبدأ في شرح آلية حدوث الاشتعال يجب أن نتحدث عن النار ، النار التي نراها ما هي إلا تفاعل كيميائي بين الأكسجين (الموجود في الغلاف الجوي بنسبة 21%) وبين أي نوع من أنواع الوقود ، سواءً كان وقودًا صلبًا كالخشب والفحم ، أو وقودًا سائلاً كالبنزين والكيروسين ، أو وقودًا غازيًا كغاز البروبان أو البيوتان . لا يحدث الاشتعال إلا عندما يتواجد هذان العنصران ، الأكسجين والوقود ، بالإضافة إلى تسخين الوقود إلى درجة تسمى درجة الاشتعال .

ما هي درجة الاشتعال ؟

من أجل حدوث الاشتعال كما أسلفنا يجب أن يصل الوقود والأكسجين إلى درجة الاشتعال ، وهي درجة معينة تختلف من وقود لآخر ، يبدأ عندها التفاعل الكيميائي بالحدوث بين الوقود وبين الأكسجين ، هناك بعض المواد لديها درجة اشتعال منخفضة جدًا ، مثل مسحوق الألمنيوم ، الذي قد يشتعل بمجرد نفثه في الهواء الجوي ، وكذلك الفسفور الذي يستخدم لصناعة أعواد الثقاب حاليَا (ليس الكبريت كما هو شائع) والذي لا يحتاج إلى أكثر من حكه خفيفة بجسم خشن من أجل أن يشتعل ، وبعضها يحتاج إلى تعريضه لفترة بسيطة إلى درجة حرارة عالية (غالبًا قادمة من مصدر آخر مشتعل بالفعل) مثل الغازات والبنزين الخفيف ، لكن بعض المواد تحتاج إلى تعريضها لدرجة حرارة عالية لفترات طويلة حتى تبدأ في الاشتعال ، مثل الفحم والخشب .

كيف تحدث عملية الاشتعال ؟

لمعرفة كيفية حدوث الاشتعال نقدم هذا السيناريو لعملية احتراق قطعة من الخشب:

  • تبدأ الحرارة التي قد تصل في الخشب إلى 150 درجة مئوية في تحليل المواد السليوزية التي يتكون منها الخشب .
  • تبدأ بعض المواد المتحللة بالتصاعد من الخشب ، هذه المواد نطلق عليها الدخان ، وهي عبارة عن جزيئات صلبة منفصلة عن الخشب المحترق ، بالإضافة إلى بعض المركبات الغازية كنواتج للاحتراق ، مثل أكاسيد الكربون ، وأكاسيد النيتروجين ، وأكاسيد الكبريت .
  • يبدأ اتحاد ذرات الكربون والهيدروجين الموجودة في الخشب مع ذرات الأكسجين ، مطلقة نواتج عبارة عن كميات من بخار الماء ، وأول وثاني أكسيد الكربون ، بالإضافة إلى الطاقة الحرارية والضوئية المصاحبة لعملية الاحتراق . تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين هو ما يحدث أولاً ، ويتم إطلاق كميات كبيرة من الحرارة في هذه العملية (تصل إلى 250 درجة مئوية) ، لكنها لا تستمر لفترة طويلة ، وتكون نتائجها هي بخار الماء فقط ، أما ما يحدث لفترة أطول وبمعدل أبطأ فهو عملية تفاعل الكربون مع الأكسجين ، والذي يطلق أول وثاني أكسيد الكربون ، مع كميات أقل من الحرارة ، لكنها تبقى لفترة أطول ، حيث يحدث هذا التفاعل بشكل أبطأ من تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين .
  • تستمر عملية الاحتراق بشكل تلقائي بعد بدئها ، حيث إن كل العناصر متوافرة ، فالوقود موجود ، والأكسجين موجود ، والاشتعال نفسه يعتبر هو المغذي لعملية الاحتراق ، لا تنطفئ النار في الغالب إلا بانتهاء الوقود (تفاعل الوقود بالكامل مع الأكسجين) .
  • يتبقى الرماد كناتج لعملية الاحتراق ، وهي ذرات المعادن الموجودة في الخشب والتي لم تحترق (الكالسيوم والبوتاسيوم) .

ما هي المواد القابلة للاشتعال ؟

هناك عدد كبير جدًا من المواد القابلة للاشتعال ، بل إن معظم المواد من حولنا هي قابلة للاشتعال (حتى المعادن والصخور) ، لكن المواد التي تستخدم غالبًا في الاشتعال ، بدرجات حرارة معقولة هي المواد التي تحتوي على كميات كبيرة من الهيدروجين والأكسجين ، حيث إنها المواد الحاوية على كميات كبيرة من الطاقة التي يمكن إخراجها عن طريق حدوث الاشتعال ، هناك عدة عوامل تؤثر على قابلية الوقود للاشتعال ، مثل نوعه ، ومحتواه من الأكسجين ، وأيضًا شكله ، فإشعال قطعة صغيرة من الخشب أسهل كثيرًا من إحراق شجرة كاملة ، وأيضًا بعض أنواع الوقود من الممكن أن تشتعل بشكل أسهل إذا ما تحولت إلى الحالة الغازية ، مثل وقود الديزل .

ما هو لهب النار ؟

لهب النار هو الناتج الضوئي لعملية حدوث الاشتعال التي قمنا بشرحها ، وهو ناتج عن تصاعد ذرات الكربون والمواد الأخرى من الحريق ، يختلف لون اللهب باختلاف المادة المحروقة ، أيضًا من الممكن رؤية اللهب متلون بعدة ألوان ، عادة الجزء الأكثر حرارة من اللهب هو الجزء الملون باللون الأزرق ، أما الجزء الملون باللونين الأصفر والأحمر فهما أقل حرارة .

كيف يتم إخماد النار ؟

قلنا إنه يجب أن يتوافر الوقود ، بالإضافة إلى الأكسجين ، ودرجة الحرارة اللازمة لبدء الاشتعال من أجل حدوث الاشتعال ، لكن كيف تتم العملية العكسية؟ وهي عملية إخماد النار ، في الحقيقة هذه العناصر الثلاثة تدعى مثلث الاشتعال ، وإذا ما قمنا بإزالة أحد هذه العناصر سيتم إخماد النار ، لذلك تكون هناك ثلاثة وظائف لأجهزة إطفاء الحرائق:

  • منع الأكسجين: الأكسجين موجود في الهواء الذي نتنفسه ، ومن الصعب إبعاده ، لكن أجهزة إطفاء الحريق تعمل على استراتيجية عزل الأكسجين عن الوقود ، وهي استراتيجية ناجحة في إخماد الحريق ، إذا ما قمنا بالحيلولة دون الأكسجين والوقود ، فإن الحريق سيتم إخماده على الفور . يمكن منع الأكسجين عن طريق غمر الحريق بغاز خامل لا يساعد على الاشتعال مثل ثاني أكسيد الكربون ، أو بعزل الوقود عن الأكسجين عن طريق الرمل مثلاً ، أو لف شخص يحترق ببطانية .
  • منع الوقود: إذا ما قمنا بإزالة الوقود المشتعل فإننا نقوم بعدم إعطاء الفرصة للحريق ليستمر في الاشتعال ، ويكون ذلك إما عن طريق فصل الوقود عن الحريق ، أو بالعزل بينه وبين الأكسجين كما أسلفنا .
  • منع الحرارة: إذا ما استطعنا أن نقوم بإطفاء اللهب المغذي للاشتعال ، فإننا لن نعطي الحريق وسيلة الاستمرار الذاتي الذي يوفرها له اللهب المشتعل ، يمكن إطفاء اللهب عن طريق تبريده ، بالماء ، أو بالرغوة .

تحدثنا عن حدوث الاشتعال ، فبدأنا الحديث عن النار ، وعرفنا ماهيتها ، وأوضحنا مفهوم درجة الاشتعال ، وأيضًا أوضحنا أحد السيناريوهات لاشتعال قطعة من الخشب ، وتحدثنا عن المواد القابلة للاشتعال ، وتحدثنا عن لهب النار ، وأخيرًا تحدثنا عن وسائل إطفاء النيران .

ابراهيم جعفر

محرر موقع تسعة : مبرمج، وكاتب، ومترجم. أعمل في هذه المجالات احترفيًا بشكل مستقل، ولي كتابات كهاوٍ في العديد من المواقع على شبكة الإنترنت، بعضها مازال موجودًا، وبعضها طواه النسيان. قاري نهم وعاشق للسينما، محب للتقنية والبرمجيات، ومستخدم مخضرم لنظام لينكس.

1 تعليق

16 − 7 =