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Chemie · C8 · Brände, Brennstoffe und Kohlenstoffkreislauf

Branddreieck und Löschen

Brennstoff, Sauerstoff und Zündtemperatur: Ein Feuer entsteht nur, wenn alle drei passen; Löschmethoden nehmen gezielt eine Seite weg.

So gehst du vor

  1. 1Wähle einen Brennstoff. Stelle mit den drei Reglern Brennstoff, Sauerstoffanteil und Temperatur ein: Im Dreieck siehst du, welche Seite fehlt.
  2. 2Zünde mit dem Streichholz an oder erhitze den Brennstoff bis zur Zündtemperatur. Beim Holz macht der Zerteilungsgrad den Unterschied.
  3. 3Lösche das Feuer auf verschiedene Arten. Welche Seite des Dreiecks nimmt jede Löschmethode weg? Wann flammt es wieder auf?
  4. 4Probiere den Fettbrand: Erhitze das Öl, bis es sich selbst entzündet, und lösche richtig. Bearbeite dann die Aufträge.
Brennstoff:
Holz: Scheitebrennt nicht

Verbrennungsdreieck

BrennstoffSauerstoffzu kaltkein Feuer

Die drei Seiten einstellen

Brennstoff: Zerteilungsgrad

2 (Scheite)

Oberfläche von 1 L Holz in Würfeln mit 3 cm Kantenlänge: 0,20 m² (Modell)

✓ Brennstoff vorhanden

Sauerstoffanteil der Luft am Feuer

21,0 %

✓ genug Sauerstoff (Mindestanteil etwa 15 %, Richtwert)

Temperatur des Brennstoffs

20 °C

✗ unter der Zündtemperatur (etwa 300 °C (Richtwert; je nach Holzart etwa 280 bis 340 °C))

Löschen

Brandklasse von Holz: A

Modell: Das Feuer brennt genau dann, wenn alle drei Seiten erfüllt sind. In Wirklichkeit hält ein brennendes Feuer seine Temperatur selbst über der Zündtemperatur; deshalb muss man beim Löschen von außen kühlen oder ersticken. Zündtemperaturen von Ethanol und Methan nach der GESTIS-Stoffdatenbank, die von Holz und Speiseöl sind Richtwerte (sie schwanken je nach Sorte und Messverfahren). Auch die Sauerstoff-Mindestanteile sind Richtwerte. Die Zündtemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der sich ein Stoff an der Luft von selbst entzündet.

Brandklassen (DIN EN 2)

Klassebrennender StoffLöschmittel
Afeste Stoffe, die mit Glut brennen
Holz, Papier, Stoffe, Kohle
Wasser, Schaum, ABC-Pulver
Bflüssige oder flüssig werdende Stoffe
Benzin, Spiritus, Lacke, Wachs
Schaum, ABC-Pulver, Kohlenstoffdioxid
CGase
Erdgas, Propan, Wasserstoff
zuerst Gaszufuhr schließen; ABC-Pulver
DMetalle
Magnesium, Aluminiumpulver, Natrium
Metallbrandpulver, trockener Sand
FSpeiseöle und Speisefette
Öl in Pfanne oder Fritteuse
Fettbrandlöscher, passender Deckel

Auf jedem Feuerlöscher steht, für welche Brandklassen er geeignet ist. Eine Klasse E gibt es nicht mehr.

Der Fettbrand

Vergessenes Öl in der Pfanne wird immer heißer, raucht und entzündet sich bei etwa 300 °C von selbst. Wasser darauf führt zur Fettexplosion: Das Wasser sinkt unter das heiße Öl und verdampft schlagartig, etwa 1700-fach mehr Volumen. Der Dampf reißt brennendes Öl als feinen Nebel mit, der fast auf einmal verbrennt.

Richtig: Herd ausschalten, passenden Deckel auflegen und liegen lassen, bis das Öl abgekühlt ist, oder einen Fettbrandlöscher benutzen. Die Pfanne nicht wegtragen. Bei größerem Brand: Raum verlassen, Tür schließen, Notruf 112.

Mehlstaub: Zerteilungsgrad als Gefahr

Mehl im Sack brennt kaum. Wird es aber in einer Mühle als feiner Staub aufgewirbelt, schwebt jedes Körnchen in der Luft, ist mit Sauerstoff umgeben, und alle zusammen haben eine riesige Oberfläche. Ein Funke genügt: Die Verbrennung läuft blitzschnell durch die ganze Staubwolke, die heißen Gase dehnen sich schlagartig aus. Das ist eine Staubexplosion. Darum saugt man in Mühlen, Sägewerken und Zuckerfabriken den Staub ab und vermeidet Funken. Diese Explosion wird hier nur beschrieben, nicht simuliert.

Aufträge

  1. Nenne die drei Bedingungen für ein Feuer. Welche Seite des Dreiecks fehlt jeweils? a) Ein Deckel kommt auf einen brennenden Topf. b) Ein Grillfeuer wird mit Wasser gelöscht. c) Der Gashahn wird zugedreht. d) Die Feuerwehr schlägt eine Schneise in den Wald.
  2. Wähle Holz. Halte das Streichholz an einen Klotz, an Scheite und an Späne. Beschreibe und erkläre den Unterschied. Lies dazu die Oberfläche ab.
  3. Zünde Holzspäne an und senke dann nur den Sauerstoffanteil. Ab wann erlischt das Feuer? Vergleiche mit dem Versuch „Kerze unter dem Glas“.
  4. Lösche brennendes Holz mit dem Kohlenstoffdioxid-Löscher. Beschreibe, was nach kurzer Zeit passiert, und erkläre. Welches Löschmittel ist besser?
  5. Wähle Speiseöl und erhitze es langsam. Bei welcher Temperatur fängt es an zu brennen, ohne dass du ein Streichholz brauchst? Lösche dann einmal mit Wasser und einmal richtig.
  6. Lege auf das brennende Öl den Deckel und nimm ihn gleich wieder ab. Was passiert? Was muss man tun, bevor man den Deckel abnimmt?
  7. Erdgas brennt an einer undichten Leitung. Begründe, warum man zuerst den Gashahn schließt und nicht einfach die Flamme löscht.
  8. Ordne die Brandklasse zu und nenne ein geeignetes Löschmittel: a) brennender Papierkorb, b) brennendes Öl in der Fritteuse, c) brennende Spirituslache, d) brennende Magnesiumspäne.
  9. Mehl im Sack brennt kaum, Mehlstaub in einer Mühle kann explodieren. Erkläre mit dem Zerteilungsgrad und dem Verbrennungsdreieck.

Theorie: Kapitel „Verbrennung und Brandschutz“ im Skript C8, Zerteilungsgrad im Skript C3. Die Gleichungen der Verbrennung übst du in der Station Reaktionsgleichungen ausgleichen; warum feine Stoffe schneller reagieren, zeigt die Station Stoßtheorie-Box (Chemie-LK).

Üben in minærva noctua

Fragen und Aufgaben zu den passenden Abschnitten im Skript: