Trojúhelník hoření

Na začátku je dobré stanovit, co vlastně oheň je. Jde o součást hoření – procesu, který je tzv. exotermický, a uvolňuje se při něm teplo a světlo. Tento proces je možný, pouze pokud jsou splněny všechny strany takzvaného trojúhelníku hoření – tedy přítomnost paliva, oxidačního činidla (nejčastěji kyslík ze vzduchu) a dostatečné teploty, která reakci spouští. Pokud jedna z těchto složek chybí, k hoření nedojde, nebo již hořící oheň uhasne.

Když například zapálíme dřevo, nejdřív se zahřeje a začne se chemicky rozkládat – tomuto rozkladu se říká pyrolýza. Při ní pak vznikají hořlavé plyny a další produkty rozkladu, jako jsou například saze, dehet a podobně, záleží na „čistotě“ paliva [1, 2]. Tyto plyny se následně zapálí a vytvářejí viditelný plamen. Plamen je tedy směs horkých plynů, drobných rozžhavených částic (například mikroskopických částic uhlíku – sazí), které vyzařují světlo, a v omezené míře, v závislosti na teplotě, i ionizovaných (elektricky nabitých) částic plynu označovaného jako plazma [3].

Oheň se při bližším pohledu vždy nachází lehce nad dřevem, protože hoří výše zmíněné plyny uvolněné při pyrolýze. Směřování plamene vzhůru je pak zapříčiněno vztlakem, neboť horké plyny, které mají nižší hustotu než okolní vzduch, stoupají vzhůru. Tento děj pak vytváří cirkulaci vzduchu, při které teplý vzduch stoupá vzhůru a vytváří místo pro čerstvý vzduch přinášející kyslík. Při hoření v zemské atmosféře jde vždy o tento princip, tedy zajištění všech tří složek trojúhelníku hoření – paliva, kyslíku z atmosféry a dost vysoké teploty.

Z malé jiskry velký oheň bývá

Jinak tomu není ani v případě zapálení zápalky či vzniku požáru při úderu blesku. Pouze způsob spuštění je odlišný. V případě blesku, tedy elektrického výboje, se materiál při dopadu bleskového výboje zahřeje na velmi vysokou teplotu [4]. Pokud je materiál hořlavý a je překročena jeho teplota vznícení, může za přítomnosti kyslíku dojít k zapálení – tedy je přítomné palivo (dřevo), zdroj tepla (výboj blesku) a oxidačního činidla (vzdušný kyslík).

V případě moderních, takzvaných bezpečnostních zápalek je zapálení iniciováno teplem vzniklým ze škrtnutí, tedy třením mezi zápalkou a škrtátkem. V těchto zápalkách se iniciační složka nachází nejčastěji v podobě červeného fosforu ve škrtátku, aby nedošlo k samovolnému vznícení zápalek. Fosfor při škrtnutí způsobí lokální nárůst teploty a dochází tak nejprve ke vznícení hlavičky zápalky a následně její dřevěné části.

Takže ano, pro případy hoření v zemské atmosféře je u všech těchto tří jevů, tedy hoření dřeva, zápalky či blesku, přítomný ten samý chemický proces, pouze způsob, jakým je reakce zahájena, se liší. Samozřejmě jsou i další způsoby uvolnění světla a tepla, ale to se například v případě zmíněného Slunce dostáváme od chemických reakcí k reakcím k termojaderným, tedy reakcím, při kterých se slučují atomová jádra a je uvolňována energie.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Richard

Zdroje:

[1] DRYSDALE, Dougal. An Introduction to Fire Dynamics. 3rd ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2011. ISBN 978-0-470-31903-1.

[2] Turns, S. R. (2012). An Introduction to Combustion: Concepts and Applications. 3rd ed. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0073380193

[3] Verdugo, I., Cruz, J.J., Álvarez, E., Reszka, P., Figueira da Silva, L.F. & Fuentes, A. (2020). Candle flame soot sizing by planar time-resolved laser-induced incandescence. Scientific Reports, 10, 11364. https://doi.org/10.1038/s41598-020-68256-z

[4] Rakov, V.A. & Uman, M.A. (2003). Lightning: Physics and Effects. Cambridge: Cambridge University Press. Dostupné z: https://api.pageplace.de/preview/DT0400.9781107266407_A23693447/.pdf