— самовозгорание — химическая энциклопедия
САМОВОЗГОРАНИЕ,
возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов,
вызванного самоускорением в них экзотермич. р-ций. Самовозгорание происходит из-за того,
что тепловыделение в ходе р-ций больше тепло-отвода в окружающую среду.
Начало самовозгорания характеризуется
т-рой самонагревания (Tсн), представляющей собой минимальную
в условиях опыта т-ру, при к-рой обнаруживается тепловыделение.
При достижении в процессе
самонагревания определенной т-ры, наз. т-рой самовозгорания (Tсвоз), возникает
горение материала, проявляющееся либо тлением, либо пламенным горением. В последнем
случае Tсвоз адекватна т-ре самовоспламенения (Tсв),
под к-рым в пожарном деле понимают возникновение горениягазов и жидкостей при
нагр. до нек-рой критич. т-ры. (см. Воспламенение в пожарном деле).
В принципе самовозгорание и самовоспламенение по физ. сущности сходны и различаются
лишь видом горения, самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения.
В случае самовоспламенения
самонагревание (предвзрыв-ной разогрев; см. Воспламенение) развивается
в пределах всего неск. градусов и поэтому не учитывается при оценке пожаровзрывоопасности
газов и жидкостей. При самовозгорании область самонагревания может достигать неск. сотен
градусов (напр., для торфа от 70 до 225 °С). Вследствие этого явление самонагревания
всегда учитывается при определении склонности твердых в-в к самовозгоранию.
Самовозгорание изучают путем термостатирования
исследуемого материала при заданной т-ре и установления зависимости между т-рой,
при к-рой возникает горение, размерами образца и временем его нагрева в термостате.
Процессы, происходящие
при самовозгорании образцов горючего материала, изображены на рисунке. При т-рах до Tсн
(напр., T1) материал нагревается без изменений (тепловыделение
отсутствует). При достижении Tсн в материале происходят экзотермич.
р-ции. Последние в зависимости от условий накопления теплоты (масса материала,
плотность упаковки его атомов и молекул, продолжительность процесса и т. д.)
могут после периода небольшого самонагревания по исчерпании способных саморазогреваться
компонентов материала завершиться охлаждением образца до начальной т-ры термостата
(кривая 1) либо продолжать самонагреваться вплоть до Tсвоз
(кривая 2). Область между Тсн и Tсвоз потенциально
пожароопасна, ниже Tсн-безопасна.
Изменение т-ры Т во
временя т в термостатированных образцах горючего материала.
Возможность самовозгорания материала,
находящегося в потенциально пожароопасной области, устанавливают с помощью ур-ний:
где Tокр-т-ра
окружающей среды, °С; l-определяющий размер (обычно толщина) материала;
т-время, в течение к-рого может произойти самовозгорание; A1, n1
и А2, n2-коэф., определяемые для каждого
материала по опытным данным (см. табл.).
По ур-нию (1) при заданном
l находят Tокр, при к-рой может возникнуть самовозгорание данного
материала, по ур-нию (2)-при известной Токр величину
т. При т-ре, ниже вычисленной Tокр , или при т,
меньшем, чем время, рассчитанное по ур-нию (2), самовозгорание не произойдет.
В зависимости от природы
первоначального процесса, вызвавшего самонагревание материала, и значений Tсн
различают хим., микробиол. и тепловое самовозгорание.
К химическому самовозгоранию относятся
экзотермич. взаимод. в-в (напр., при попадании конц. HNО3
на бумагу, древесные опилки и др.). Наиб. типичный и распространенный пример
такого процесса-самовозгорание промасленной ветоши или иных волокнистых материалов с развитой
пов-стью. Особенно опасны масла, содержащие соед. с ненасыщ. хим. связями и
характеризующиеся высоким йодным числом (хлопковое, подсолнечное, джутовое и
т.д.).
К явлениям химического
самовозгорания относится также загорание ряда в-в (напр., мелкораздробл. А1 и Fe, гидриды
Si, В и нек-рых металлов, металлоорг. соед.-алюминийорганичес-кие и др.) при
контакте их с воздухом в отсутствие нагрева. Способность в-в к самовозгоранию в таких условиях
наз. пирофорностью. Особенность пирофорных в-в заключается в том, что их Tсвоз
(или Tсв) ниже комнатной т-ры: — 200°С для SiH4,
— 80 °С для А1(С2Н5)3. Для предупреждения
химического самовозгорания порядок совместного хранения горючих в-в и материалов строго
регламентирован.
Склонностью к микробиологическому
самовозгоранию обладают горючие материалы, особенно увлажненные, служащие пи-тат. средой
для микроорганизмов, жизнедеятельность к-рых связана с выделением теплоты (торф,
древесные опилки и др.). По этой причине большое число пожаров и взрывов происходит
при хранении сельскохозяйств. продуктов (напр., силос, увлажненное сено) в элеваторах.
Для микробиологического и химического самовозгорания характерно то, что Tсн
не превышает-обычных значений Токр и м.б. отрицательной. Материалы,
имеющие Tсн выше комнатной т-ры, способны к тепловому
самовозгоранию.
Вообще склонностью ко всем
видам самовозгорания обладают мн. твердые материалы с развитой пов-стью (напр., волокнистые),
а также нек-рые жидкие и плавящиеся в-ва, содержащие в своем составе непредельные
соед., нанесенные на развитую (в т.ч. негорючую) пов-сть. Расчет критич. условий
для хим., микробиол. и теплового самовозгорания осуществляется по ур-ниям (1) и (2). Методы
эксперим. определения Тсн и Tсвоз и условий
самовозгорания изложены в спец. стандарте.
Лит.: Таубкин С.
М., Баратов А. Н., Никитина Н. С., Справочник по жароопасности твердых веществ
и материалов, М., 1961; Пожарная опасность строительных материалов, под ред.
А.Н. Баратова, М., 1988; Пожаровзрыво-опасность веществ и материалов и средства
их тушения. Справочник, под ред. А.Н. Баратова, А.Я. Королъченко, кн. 1-2, М.,
1990. А.Н. Баратов.
Другие вопросы, касающиеся самовозгорания человека
Случаи SHC всегда происходят в помещении, с одинокими людьми и часто вблизи источников тепла. Не зафиксировано ни одного случая самовозгорания человека на середине улицы при дневном свете.
Кажется, случаи самовозгорания происходят только с людьми, нет записей о случаях самовозгорания животных.
Кроме того, «эффект фитиля» не может в полной мере объяснить, почему жертвы остаются неподвижными во время горения, а окружающая их мебель часто не затронута огнём.
Сторонники теории SHC указывают на то, что человеческое тело должно достичь температуры 1648 градусов Цельсия, чтобы сгореть дотла, когда остаётся только пепел, что произошло со многими из жертв. Для сравнения: кремация человеческого тела осуществляется при температуре 982 градуса Цельсия.
Общие характеристики случаев самовозгорания человека
Тема SHC получила освещение в British Medical Journal в 1938 году, когда в своей статье Л. Парри упомянул книгу, изданную в 1823 году под названием «Медицинская юриспруденция».
Он заявил, что случаи спонтанного сгорания человека имеют следующие характеристики:— жертвы были хроническими алкоголиками;— как правило, это пожилые женщины;— тело воспламенялось спонтанно, но некоторые горючие вещества также могли быть использованы жертвой;— руки и ноги часто оставались нетронутыми огнём;—огонь наносил мало ущерба многим другим горючим вещам, находящимся в контакте с телом;— после сгорания тела оставался жирный и зловонный пепел.
Алкоголизм, кажется, сыграл определяющую роль в ранних упоминаниях об SHC, отчасти потому, что некоторые врачи и писатели викторианской эпохи считали, что самовозгорание человека было вызвано им.
Современный пример самовозгорания человека
Случаи SHC происходили не только в древности. Самовозгорание человека произошло в Ирландии в 2022 году.
Эффект фитиля: научное объяснение shc
Есть несколько теорий относительно того, что вызывает SHC, кроме вышеупомянутого алкоголизма: легковоспламеняющиеся жиры, увеличенная концентрация ацетона, статическое электричество, метан, бактерии, стресс и даже божественное вмешательство.
Одна теория объясняет, что SHC вызван «эффектом фитиля». Тело жертвы уподобляется свече. Свеча состоит из фитиля, окружённого воском, в состав которого входят горючие жирные кислоты. Огонь зажигает фитиль, а жирный воск поддерживает горение.
В человеческом теле жир выступает в качестве горючего вещества, а одежда жертвы или волосы — это фитиль. Сигарета может поджечь одежду человека, затем его кожу, выпуская подкожный жир, который в свою очередь всасывается в одежду.
Когда жир тает от тепла, он впитывается в одежду, действуя в качестве воска, обеспечивающего горение фитиля. Горение продолжается до тех пор, пока есть топливо.
Сторонники этой теории говорят, что это объясняет, почему тела жертв были уничтожены, хотя окружающие их предметы не были сожжены.