來了，火場煙氣為什么可燃「下」
關于火場的煙氣為什么可燃，上半部分我們介紹了燃燒極限的概念，今天告訴大家，為什么霧狀水能夠有效冷卻煙氣，阻斷火災發(fā)展，達到滅火效果。
二、熱阻斷
我們再看看上一篇文章的不同圖形快看，為什么火場的煙氣可燃？，我們會發(fā)現(xiàn)，不參與燃燒過程的天然氣氣體的量越來越多。這些氣體扮演者抑制劑的作用，本身不貢獻能量，但它們卻需要活化能來加熱。
這意味著點燃混合氣體需要更多的活化能。接下來，他們需要化學反應產(chǎn)生的能量繼續(xù)加熱，這直接導致反應產(chǎn)物溫度較低。
這種效果也被描述為熱阻斷。不參與化學反應的分子像反應過程中的抑制劑。他們使燃燒越來越難持續(xù)。當有足夠的抑制劑時，燃燒就不可能繼續(xù)了。
熱阻斷是消防中的一個重要概念。文章前半部分沒有提到的例子就是在燃燒中加入水蒸汽。
當消防員開始內(nèi)攻時，他們必須要冷卻氣體。為了實現(xiàn)這個目標，水滴以霧狀的形式噴射到煙氣層，水滴會從煙氣層中吸收能量，然后形成水蒸汽。
水蒸汽能與煙氣混合形成新的氣體，這意味著在前面圖的虛線右側需要額外繪制一個矩形。水蒸汽不參與反應過程，但它會吸收部分活化能和部分反應產(chǎn)生的能量。通過將水蒸汽混入混合氣中，混合氣會變成不燃的。
實際上，熱阻斷在燃燒過程中會吸收熱量。所有那些不參與燃燒的分子吸收的熱量，都被“損耗”掉了。看看產(chǎn)生的能量走向是很有趣的。
在火場或燃燒反應（如蠟燭火焰）中，燃燒發(fā)生的位置就是能量產(chǎn)生的確切位置。而且，這些能量會通過傳導、對流和熱輻射傳播。當太多的能量從反應區(qū)消失時，燃燒就會停止。
這種效應可以通過蠟燭來研究，蠟燭燃燒有層流擴散火焰，這意味著氧氣和燃氣不斷地在火焰表面上混合。這也意味著火焰的頂端被火焰底部產(chǎn)生的能量“點燃”了。
將一塊金屬網(wǎng)放在火焰中間時，火焰就被切斷了。這是因為金屬網(wǎng)吸收了火焰的熱能，改變了火焰的方向。可燃氣體繼續(xù)透過金屬網(wǎng)的網(wǎng)眼上升，但其熱量被轉移到了金屬網(wǎng)上。然后，金屬網(wǎng)會把熱量傳遞到周圍的環(huán)境。
在金屬網(wǎng)的上方，仍然有氧氣和燃料的混合氣體，但是沒有足夠的能量點燃混合氣體。由于能量被帶走，火焰不能繼續(xù)燃燒的現(xiàn)象，被稱為冷卻滅火。
在室內(nèi)火災中，當消防員將水滴噴射到火焰中時，這種效應以第二種方式呈現(xiàn)。每一個水滴都能吸收一定量的能量。當兩個水滴彼此靠近時，會吸收更多的能量，以至于火焰很難通過水滴。
穿透火焰運動的水滴就像穿透蠟燭火焰的金屬網(wǎng)。霧狀水滴能有效冷卻火焰。反過來說，熱阻斷也有這樣的效果。
圖4解釋了甲烷在空氣中的燃燒。兩種氣體被點燃時都處于室溫，活化能需要把氣體加熱到一個特定的溫度才能開始發(fā)生反應。
在上面的文字中，甲烷被用來說明煙氣的可燃性。在室溫下很少有煙。煙氣的溫度取決于火場的熱釋放速率。當熱煙氣上升，離開火場并與空氣混合時會使煙冷卻下來。
圖6顯示了甲烷和空氣的理想燃燒狀態(tài)。與圖4相反，可燃氣和空氣的混合氣體溫度高于室溫?；旌蠚怏w的溫度是200°C。當圖6和圖4比較時，我們看到圖6需要更少的活化能，橙色矩形的面積變小。
最重要的是，反應產(chǎn)物的溫度比圖4將高出180°C。畢竟，燃燒過程中仍會產(chǎn)生等量的能量。由于初始溫度比圖4高180°C，最終溫度也將高180°C。圖6中的綠色和紅色矩形在軸上比圖4中的溫度更高，即T4 > T2。 具有較高初始溫度的混合氣體的另一個重要特征是，燃燒范圍擴大了，所需活化能減少了。
圖6闡釋了甲烷在空氣中的理想燃燒狀態(tài)。
這兩種物質的初始溫度為200°C，這意味著所需的活化能將小于在室溫下點燃混合氣體所需的活化能?；罨苡沙壬匦伪硎荆涿娣e比圖4小。
（Karel Lambert繪制）
圖7甲烷的爆炸極限擴展與溫度的關系。
A點的混合氣體是不燃的。當混合氣體從20°C加熱到200°C時，變成B點， B點在可燃范圍內(nèi)。
（Karel Lambert繪制）
在上面的段落中，我們解釋了某些混合氣體不能再被點燃，是因為燃燒不能為其他分子提供足夠的活化能。混合氣體在20°C不能被點燃，是因為所需的活化能比燃燒產(chǎn)生的能量更高。但混合氣體在200°C可以被點燃。
在兩種溫度下反應所產(chǎn)生的能量保持不變，而200°C時所需的點火能更少。這意味著當溫度升高時可燃范圍會擴大。
這在滅火救援中尤其重要。畢竟，消防員通常在極高的溫度下工作。圖7顯示，當混合氣體溫度為20°C時，甲烷濃度大于15%的混合氣體（A點）是不燃的。當混合氣體被加熱后，它在某個點會變成易燃。我們可以清楚地看到B點在可燃范圍內(nèi)，而A點在可燃范圍外，兩者唯一的區(qū)別是溫度不同。
最后，我們需要強調(diào)的是，上面的段落是對現(xiàn)實情況的簡化表述。之所以使用甲烷來描述，是因為甲烷是易于理解的替代物。最重要的是，甲烷是居民廚房用來做飯的氣體。每個人都知道天然氣。
在火災中，可燃混合氣體不是由甲烷和空氣形成的，混合氣體由可燃氣、熱解氣體與空氣混合而成。火場可燃氣體是由除了二氧化碳和水以外的其他許多不同的成分組成。比如一氧化碳、氰化氫等可燃氣體以及其他可燃氣體都會在火場生成。每種氣體都有自己的可燃范圍和燃點。
最重要的是，火場還產(chǎn)生了大量的熱解氣體，這些氣體的量就越多，燃燒的空氣就越少。熱解氣體的性質不同于甲烷和各種可燃氣體。
因此，在實戰(zhàn)中，現(xiàn)實情況比上面描述的要復雜得多。不過，用甲烷的簡單例子足以解釋燃燒極限。
反過來，這些極限對于快速判斷像回燃、閃燃和煙氣爆炸這樣的火災過程是很重要的。這就是值得消防隊員更深入地研究爆炸極限的原因。