Vì sao nước nóng dập lửa tốt hơn nước lạnh?

Tại sao nước làm tắt lửa

Lửa là con quái vật ba đầu. Để tiêu diệt con quái vật này một cách hiệu quả, bạn chỉ cần cắt một trong ba cái đầu của nó. Ba cái đầu bao gồm nhiệt, nguồn nhiên liệu và nguồn oxi. Ngoài ra, đôi lúc còn có cái đầu thứ tư cũng khá quan trọng là phản ứng dây chuyền.

Việc tác dụng nhiệt vào bất cứ nhiên liệu nào cùng với sự có mặt của chất oxi sẽ gây ra một đám cháy. Một khi xuất hiện đám cháy, nó sẽ tự động đốt cháy mọi nguyên liệu xung quanh nó; phản ứng này xảy ra tự động và lan rộng liên tục nên được gọi là phản ứng dây chuyền.

Ngắt một trong ba yếu tố gây ra lửa trên sẽ khá khó khăn. Với yếu tố đầu tiên, để loại bỏ nhiệt, chúng ta cần phải có vật liệu hấp thụ nhiệt. Nó sẽ giúp giảm lượng nhiệt có sẵn để duy trì phản ứng dây chuyền. Tiếp theo, nguyên liệu là mọi thứ có thể cháy được.

Tuy nhiên, việc loại bỏ nguyên liệu không thể dập tắt đám cháy ngay lập tức, mà nó sẽ khiến đám cháy không tiếp tục lan rộng. Cuối cùng, lửa cần oxi để "thở" và tiếp tục "tấn công". Nếu không được cung cấp oxy, đám cháy sẽ lụi dần và sau đó nó sẽ "chết".

Nước dập tắt đám cháy bằng cách cắt một lúc hai cái đầu của con quái vật này, là nhiệt và nguồn oxy. Khi phun nước vào đám cháy, đầu tiên nó sẽ hạ nhiệt độ của lửa. Nước sẽ hấp thụ nhiệt và chuyển sang dạng hơi. Sau đó, hơi nước sẽ tạo thành một màn chắn giữa lửa và oxi có trong không khí.

Thứ nhất, hễ nước gặp một vật đang cháy thì nước biến thành hơi và hơi này lấy đi rất nhiều nhiệt của vật đang cháy. Nhiệt cần thiết để biến nước sôi thành hơi nhiều gấp 5 lần nhiệt cần thiết để đun cùng thể tích nước lạnh ấy lên 100 độ.

Thứ hai, hơi nước hình thành lúc ấy chiếm một thể tích lớn gấp mấy trăm lần thể tích của khối nước sinh ra nó. Khối hơi nước này bao vây xung quanh vật đang cháy, không cho nó tiếp xúc với oxy. Thiếu oxy, sự cháy sẽ không thể duy trì được.

Cắt nguồn oxi của đám cháy cũng là một phương pháp chữa cháy hiệu quả. Đây chính là nguyên lý dập lửa của bình chữa cháy. Khi phun khí CO2 từ bình chữa cháy, đám mây CO2 sẽ cắt đứt nguồn oxi từ không khí giúp làm tắt ngọn lửa.

Để tăng cường khả năng làm dập lửa của nước, đôi khi người ta còn cho thêm… thuốc súng vào nước. Điều này thoạt nghe thì thấy lạ, nhưng rất có lý: thuốc súng bị đốt hết rất nhanh, đồng thời sinh ra rất nhiều chất khí không cháy. Những chất khí này bao vây lấy vật thể, làm cho sự cháy gặp khó khăn.

Tại sao dập lửa bằng nước nóng lại tốt hơn nước lạnh?

Nước là chất lỏng giúp dập lửa tốt hơn rất nhiều loại chất lỏng khác nhờ vào tính chất hóa học của nó, đặc biệt là nhiệt dung và nhiệt ẩn hóa hơi. Nhiệt dung là chỉ số nhiệt lượng cần để tăng 1 độ K. Nước là một trong những chất tự nhiên có nhiệt dung cao nhất.

Bạn cần đến 4,182 J/kg để có thể tăng nhiệt độ của nước lên 1 độ K. Vì vậy một lượng lớn nhiệt sẽ bị nước hấp thụ khi được phun vào đám cháy để làm tăng nhiệt độ của nó. Tuy nhiên, hấp thụ nhiệt để tăng nhiệt độ chỉ là một phần trong cơ chế làm mát.

Nhiệt lượng bị hấp thụ khi nước chuyển từ dạng lỏng sang hơi còn lớn hơn rất nhiều so với con số 4,182 J/kg và khiến quá trình làm mát hiệu quả hơn. Khi nước đạt nhiệt độ sôi ở 100 độ C, nhiệt lượng được hấp thụ không còn được dùng để tăng nhiệt độ nữa mà chúng dùng để phá vỡ mối liên kết giữa các phân tử nước.

Nhiệt lượng cần để phá liên kết giữa các phân tử từ đó chuyển từ thể lỏng sang thể khí được gọi là nhiệt ẩn hóa hơi. Nhiệt ẩn hóa hơi của nước rất cao, khoảng 2.260 kJ/kg. Khi sử dụng nước lạnh, nước cần một thời gian để tăng nhiệt độ đến khi sôi. Khi nước gần đạt nhiệt độ sôi, khoảng thời gian đến khi sôi sẽ ngắn lại.

Vì vậy, nhiệt ẩn hóa hơi cao của nước sẽ "tham chiến" sớm hơn khi dùng nước nóng so với nước lạnh, do đó, nhiệt lượng mà nước nóng hấp thụ cũng nhanh hơn. Thêm nữa, việc nước bốc hơi nhanh hơn sẽ giúp tạo ra hàng rào cắt nguồn oxi và nguyên liệu cho đám cháy sớm hơn.

Sự kết hợp giữa khả năng hấp thụ nhiệt lớn hơn khi chuyển thành dạng hơi và tạo thành hàng rào nhanh hơn khiến nước nóng có thể dập tắt đám cháy nhanh hơn so với dùng nước lạnh.

Theo Tạp chí Điện tử