Foc - școală de chimie
Foc
| Titlul acestui articol este ambiguu. Alte semnificații sunt enumerate sub foc (dezambiguizare). |
Fișier: Fire burning.ogv Das Foc (din limba germană veche: pentru) descrie formarea flăcărilor în timpul arderii cu eliberarea de căldură și lumină. Un combustibil, un agent oxidant, cum ar fi oxigenul din aer și depășirea temperaturii de aprindere a combustibilului sunt condiții prealabile pentru dezvoltarea și întreținerea unui incendiu.
Crearea focului este una dintre tehnicile culturale. Folosirea și creșterea stăpânirii focului a fost un factor important în întrupare și a făcut parte din toate civilizațiile cel puțin încă din paleoliticul superior.
Fundal chimico-fizic
Din punct de vedere chimic, focul este o reacție de oxidare cu apariția unei flăcări. Aceasta este o reacție exotermă, adică reacțiile care continuă cu apariția focului emit mai multă energie sub formă de căldură în mediu decât este necesară pentru aprindere.
Un material inflamabil, un oxidant și o energie de aprindere (căldură, scântei mecanice, electricitate) sunt, în general, necesare pentru aprinderea sau menținerea unui incendiu. Această relație poate fi ilustrată clar într-un triunghi de ardere. Dacă lipsește una dintre cele trei componente, focul se stinge. Aceasta poate fi folosită pentru combaterea incendiilor.
Când materialele organice sunt arse, de exemplu, hidrocarburile cu agentul oxidant oxigenul din aer sunt transformate în dioxid de carbon și apă în timpul arderii complete. De asemenea, sunt posibile arsuri parțiale, prin care se formează monoxid de carbon și alte substanțe numai parțial oxidate și pot rămâne substanțe neoxidate precum funinginea. Cu toate acestea, în unele cazuri, agentul oxidant poate fi adăugat deja la combustibil, de exemplu sub formă de salpeter.
Deoarece gazele de ardere rezultate („fum”) au o densitate mai mică decât aerul înconjurător datorită temperaturii lor ridicate, ele se ridică într-o flacără care arde liber prin convecție naturală („efect de coș”). Presiunea negativă rezultată aspiră aer proaspăt de dedesubt și din lateral. Oxigenul conținut în acesta menține o combustie suplimentară. În cazul incendiilor extrem de mari, tirajul rezultat poate atinge puterea uraganului - se vorbește apoi de o furtună de foc.
Deoarece diferențele de densitate nu provoacă convecție în greutate, alimentarea cu oxigen nou este întreruptă, motiv pentru care, de exemplu, o lumânare care arde într-o navă spațială formează doar o flacără relativ slabă și aproximativ sferică.
Dacă convecția naturală nu este suficientă pentru scopul dorit, atât alimentarea cu aer, cât și îndepărtarea gazelor de ardere pot avea loc și în mod artificial în aplicații tehnice, de exemplu cu ajutorul ventilatoarelor (a se vedea și schița indusă).
Lumina focului este un fenomen fizic. Electronii particulelor încălzite ating pentru scurt timp un nivel de energie mai ridicat și, după o perioadă scurtă de timp, revin la nivelul inițial de energie cu eliberarea (emisia spontană) de energie sub forma unui cuant luminos (foton). Nu fiecare astfel de emisie este vizibilă pentru ochiul uman; se produce și radiație infraroșie (vezi culoarea flăcării).
Teoria combustiei se ocupă de procesele chimice și fizice dintr-un incendiu.
Originea cuvântului
Noul cuvânt înalt german Foc poate fi - prin germană de mijloc viur, Vechea înaltă germană pentru și germanică vestică fewur - urmăriți înapoi la vechiul indo-european identic cu sensul pehwr (comparați și greaca veche πῦρ /pyr, armean hoor, Hitit pahhur, gotic uscător de păr și Umbrian pir).
Utilizarea focului preistoric
Îmblânzirea incendiilor sălbatice (de exemplu, de la fulgere) și, mai târziu, abilitatea de a declanșa focuri [1] au fost pași importanți în întrupare. Odată cu creșterea dietei carnivore, care pentru Homo habilis, chiar mai mult pt Homo rudolfensis Odată cu modificările dinților și creierului, s-a dovedit că acest aliment ar putea fi folosit doar la gătit. [2] Gătitul sau prăjirea la foc deschis facilitează digestia enzimatică a alimentelor și astfel ameliorează tractul digestiv. În plus, alimentele ar putea fi conservate mai mult timp prin fumat. Focul oferea căldură, lumină și protecție împotriva prădătorilor și insectelor în același timp și putea, dacă este necesar, să fie folosit la vânătoare pentru vânatul care fugea. Utilizarea focului în vânătorile conduse poate fi presupusă doar, cu toate acestea, nu există dovezi arheologice în acest sens.
Paleolitic și Mesolitic
Dovezi arheologice foarte timpurii despre utilizarea focului de către australopitecine (acum 4 - 1,5 milioane de ani), precum și de către Homo habilis (Acum 2,5 - 2 milioane de ani) sunt și astăzi controversate. [3] [4] Exemple proeminente ale unor astfel de dovezi dubioase sunt Koobi Fora pe lacul Turkana (Kenya), [5] Swartkrans (Africa de Sud), [6] Yuanmou (China), situl Gongwangling (China; cf. omul Lantian) și Pandalja 1 lângă Pula (Croația). [7] Dovezile șemineelor din Swartkrans constau în gradul de încălzire a sedimentului, prin utilizarea ESR pentru a dovedi că temperatura de ardere în vatră a fost mai mare decât într-un incendiu cu iarbă naturală. [8] [9] Un alt site controversat se află în Chesowanja, Kenya, lângă lacul Baringo. Oase de animale și unelte Oldowan au fost găsite acolo, împreună cu peste cincizeci de bucăți de lut arse, precum și un aranjament de pietre asemănător unui șemineu. [10]
Alte dovezi fiabile ale utilizării focului provin de la siturile Terra Amata de lângă Nisa [24] și Vértesszőlős din Ungaria. Ambele situri sunt datate în interglaciare ale Pleistocenului Mijlociu, care sunt echivalate cu OIS marină 9, 11 sau 13. [20] În același orizont de timp în urmă cu aproximativ 400.000 de ani, gropile de foc trebuie să fie amenajate în Peștera Qesem din Israel. [25]
Exemple din orizontul timpului neanderthalienilor „clasici” din epoca de gheață Würm includ Grota XVI [26] sau Abric Romaní [27].
Istoria recentă
Fișier: FeuerMachen2010Rhof.ogv În cursul neolitizării, focul a stat la baza unor tehnici culturale importante, precum arderea ceramicii (olăritului) și topirea metalelor (încă din epoca cuprului). Metoda standard a neoliticului este „bricheta marcazită”, așa cum poate fi dovedit de diferite descoperiri ale culturii ceramice de bandă. [35] „Brichetele marcazite” sunt dovedite și în epoca bronzului. [36]
Începând cu epoca fierului, oțelul de foc a înlocuit treptat becul marcazit. În cimitirul din Bescheid au fost găsite o piatră roșie de fier și o lamă de silex pe dealul 78/2, care în această combinație este interpretată ca o brichetă. [37]
Oțeluri de foc în formă de ascuțit au fost găsite pe nava Nydam, printre alte locuri. [38] În nordul Germaniei, în epoca fierului sunt cunoscute obiecte de cuarțit în formă de navă, care, la fel ca silexul, funcționează ca un incendiu. [39]
Generația de scântei în legătură cu fierul și silexul rămâne cel mai răspândit tip de incendiu din Europa până în zilele noastre. Acest principiu este, de asemenea, utilizat în principiul silexului pistolului.