Theorie brand toets
Hoofdstuk 2 – Kirks boek
Samenvatting:
Vuur is een chemische reactie dat fysische effecten produceert. Onder normale condities bestaan
alle materie uit elementen of combinaties van elementen die verbindingen worden genoemd. Alle
elementen bestaan uit kleine eenheden atomen. Deze atomen zijn de kleinste eenheden die deel
nemen aan een chemische reactie. De atomen kunnen samen een molecuul vormen bij chemische
interacties. elk atoom bestaat uit een centrale kern van subatomaire deeltjes die in verschillende
aantallen protonen en neutronen worden genoemd, omgeven door een wolk van negatief geladen
elektronen die rond de kern circuleren als planeten rond onze zon. Het zijn deze elektronen en het
gemak waarmee ze worden gedeeld met andere atomen die de chemische reactiviteit van het
element bepalen. De elektronen die de kern van elk atoom omringen, bepalen hoe dat atomaire
element het liefst zal combineren met andere atomen in bepaalde verhoudingen. De stof zuurstof is
de meest belangrijke stof van alle normale vuren, omdat het essentieel is voor gemeenschappelijke
verbranding. Echter is dit niet de enige stof die cruciaal is voor het vormen van vuur. Vuur is niet
alleen een aantal of gelijktijdige chemische reacties, het is in het algemeen een reeks oxidatieve
reacties. Een voorbeeld is een oxidatie tussen zuurstof en waterstof. Hieruit ontstaat water. Omdat
water een stabielere verbinding is dan de gassen waaruit het bestaat, vindt de reactie met grote
kracht en de afgifte van veel warmte plaats en wordt een exotherme reactie genoemd. Als deze
gassen worden gemengd voordat ze worden ontstoken, zal bij een ontsteking een gewelddadige
explosie optreden. Wanneer ze in een vlam worden gecombineerd, ontstaat er een zeer hete vlam.
Een ander element, koolstof, is ook een belangrijke stof bij de vorming van vuur. Koolstof en
zuurstof vormt samen koolstofdioxide. Koolstofdioxide ontstaat altijd bij branden waarbij koolstof
houdende brandstoffen betrokken zijn. het is een eindproduct van bijna alle verbranding, inclusief
die in het dierlijk lichaam plaatsvinden. Koolstofdioxide wordt gevormd bij een volledige verbanding.
Bij een onvolledige verbranding ontstaat koolmonoxide. Koolmonoxide is een giftig gas die een
verstikkende werking heeft. De concentratie van CO is afhankelijk van de vuur condities; het is zeer
laag bij vrij brandende vlammen, maar erg hoog bij zuurstofarme branden of smeulende branden.
Water en koolstofdioxide zijn de belangrijkste producten van bijna alle branden met
koolstofmonoxide in kleinere concentratie. Ook zwaveldioxide als stikstof kan ontstaan. echter
stikstof verbrand niet in de zin dat er een exotherme reactie ontstaat. De stikstof in de lucht
absorbeert warmte en zet proportioneel uit. Stikstof kan voorkomen als het deel uitmaakt van een
molecuul zoals nitraat, dat extra zuurstof aan een reactie levert. Al deze stoffen zijn anorganische
stoffen. Dit zijn combinaties van zwavel, lood, chloride, ijzer en alle andere elementen behalve
koolstof. Koolstof is een organische stof.
,Elementen: zijn stoffen die niet door chemische of fysische behandeling in een eenvoudiger stof
kunnen worden ontleed.
Atomen: de kleinste eenheid van een element die nog steeds zijn eigenschappen behoudt.
Diatomisch: moleculen bestaande uit twee atomen van een element. Zoals H2.
Vlam: een lichtgevende wolk van brandende gassen.
Brandbaar: een brandbaar materiaal dat gemakkelijk ontbrandt, intens brandt of een snel
brandverspreidingspercentage heeft.
Exothermisch: het genereren of afgeven van warmte tijdens een chemische reactie.
Oxidatie: de combinatie van een element met zuurstof; chemische omzetting waarbij elektronen
verloren gaan.
Damp: de gasfase van een vloeistof of vast materiaal dat door de toepassing van druk terug kan
worden gebracht naar die fase.
Anorganisch: bevattend elementen anders dan koolstof, zuurstof, stikstof en waterstof.
Organisch: verbindingen gebaseerd op koolstof.
Koolwaterstoffen: chemische verbindingen die alleen waterstof en koolstof bevatten.
Normale koolwaterstoffen: n-alkenen. Koolwaterstoffen met rechtlijnige structuren zonder
zijtakken; alifaten.
Alifaat: koolwaterstoffen met rechtlijnige structuren van de koolstofatomen; normale koolwaterstof.
Paraffinisch: koolwaterstofverbindingen zonder dubbele of drievoudige C-C bindingen; alkanen;
verzadigde alifatische koolwaterstoffen.
Aromatisch: koolwaterstofverbinding waarvan de structuur is gebaseerd op een benzeenring.
Verzadigd: koolwaterstoffen zonder dubbele of drievoudige C-C bindingen.
Vluchtig: een vloeistof met een laag kookpunt; een die gemakkelijk verdampt tot de dampfase.
Naftanen: klasse van koolwaterstoffen gebaseerd op cycloalkanen.
Verbrandingswarmte: de hoeveelheid warmte die vrijkomt uit een brandstof tijdens verbranding,
gemeten in kilojoules per gram of Btu per pond.
Joule: de SI-eenheid van meting van warmte-energie (1 J = 0,238 cal = 0,00095 Btu).
Btu: British thermal unit. Een gestandaardiseerde maat voor warmte, het is de hoeveelheid warmte-
energie die nodig is om de temperatuur van 1 pond water 1 graad Fahrenheit te verhogen.
Pyrolyse: de chemische ontbinding van stoffen door de werking van warmte, in afwezigheid van
zuurstof.
Brandbaar: een materiaal dat zal ontbranden en verbranden wanneer voldoende warmte wordt
toegepast en wanneer een geschikte oxidator aanwezig is.
Vlammende verbranding: snelle oxidatie van gassen en dampen die waarneembare warmte en licht
genereren.
,Absolute temperatuur: temperatuur boven het absolute nulpunt (in K of °R).
, Hoofdstuk 3
Samenvatting:
Hoofdstuk 3 van het document bespreekt de fundamentele aspecten van vuurgedrag en
bouwconstructie. Het behandelt de verschillende vormen van brand, zoals vlammen en smeulende
verbranding, en legt uit hoe brand ontstaat en zich ontwikkelt. Het beschrijft ook de drie
basismethoden van warmteoverdracht: geleiding, convectie en straling.
De belangrijkste punten omvatten de voorwaarden voor het ontstaan van vuur, de verschillen tussen
vlammen en smeulende verbranding, de rol van warmte in het ontstekingsproces en de effecten van
thermische straling op verschillende materialen. Verder wordt de rol van convectieve
warmteoverdracht in het verspreiden van vuur besproken, evenals de invloed van thermische
straling op de intensiteit van hitte op oppervlakken.
Het document benadrukt ook de cruciale rol van warmteafgifte bij het begrijpen van de omvang en
verspreiding van brand. Het geeft voorbeelden van de effecten van thermische straling op
materialen en oppervlakken, afhankelijk van de mate van blootstelling aan hitte en de afstand tot de
warmtebron.
Ten slotte legt het document uit hoe de verschillende vormen van warmteoverdracht van invloed
zijn op de ontwikkeling, intensiteit en verspreiding van brand, en hoe deze concepten kunnen
worden toegepast bij het analyseren van brandgedrag en de schade die door brand wordt
veroorzaakt.
Vragen:
Wat zijn de drie methoden van warmte overdracht die een rol spelen in branden?
Antwoord: De drie fundamentele methoden van warmteoverdracht die een rol spelen in branden
zijn conductie, convectie en straling. Conductie is de overdracht van warmte-energie door een
materiaal via direct contact tussen de bewegende moleculen. Convectie, ook wel bekend als
opwaartse stroming, draagt de geproduceerde warmte en verbrandingsproducten naar het bovenste
deel van de kamer en trekt zuurstof aan aan de onderkant van de vlammen om de verbranding in
stand te houden. Straling is de overdracht van warmte-energie door elektromagnetische golven en
speelt een kritieke rol bij het bevorderen van ontsteking van andere brandstoffen en het produceren
van brandpatronen die de brand overleven. Deze drie methoden van warmteoverdracht zijn van
vitaal belang voor het begrijpen van brandgedrag en -verspreiding.
Hoe wordt de snelheid van een reactie beïnvloed door temperatuur?
Antwoord; De snelheid van een chemische reactie wordt beïnvloed door temperatuur vanwege de
relatie tussen temperatuur en de snelheid van de reactie. Over het algemeen hebben alle reacties
een hogere snelheid bij hogere temperaturen, met uitzondering van enkele zeldzame gevallen. De
Q10-waarde, die de toename in reactiesnelheid aangeeft als gevolg van een temperatuurstijging van
10°C (18°F), is een belangrijk concept. Voor de meeste oxidatiereacties is deze waarde twee of meer.
Dit betekent dat de snelheid van een verbrandingsreactie meestal verdubbelt bij elke stijging van
10°C.
De toename in temperatuur versnelt de reactie, wat op zijn beurt meer warmte genereert, waardoor
de reactiesnelheid opnieuw toeneemt. Dit proces staat bekend als de kettingreactie, wat de vierde
component van de vuur-tetraëder is. Als het niet voor de afnemende beschikbaarheid van brandstof
en zuurstof, gecombineerd met warmteverlies naar de omgeving, zou elke brand een gewelddadige
en snelle brand worden. Daarom is temperatuur een cruciale factor bij het beheersen van
reactiesnelheden en het begrijpen van processen zoals spontane ontbranding.
Kortom, temperatuur heeft een directe invloed op de snelheid van chemische reacties, en begrip van
deze relatie is van cruciaal belang bij het analyseren van brandgedrag en het voorkomen van brand.
