Но что происходит над карбонизированным слоем? Ниже карбонизированного слоя можно определить технологическую зону переменной толщины от 20 до 40 мм, в которой концентрируются молекулярные связи. Хотя слой карбонизированной древесины традиционно не связывает каких-либо механических характеристик, технологический слой предполагает постепенное восстановление механических характеристик вручную, когда температура снижается, идя внутрь.

Чтобы описать тренд температуры ниже линии карбонизации, доступно следующее соотношение. В расчетах для простоты и безопасности обычно предполагается, что небольшая часть слоя пиролиза не может предложить никаких механических свойств в качестве обугленного слоя древесины, в то время как для остальных предполагается, что он поддерживает без изменения первоначальных механических свойств, таких как слой сплошной древесины. Температуры ниже линии карбонизации древесины.

Вернемся к структуре, созданной огнем. Снос древесины приводит к уменьшению сопротивляющихся секций элементов, что приводит к увеличению температуры внутренних слоев. Однако это явление, имеющее очень структурный характер, имеет два аспекта, которые могут быть использованы для включения структур древесины среди тех, которые проявляют хорошее поведение в случае пожара, а именно: низкая и постоянная скорость карбонизации во времени и относительно скромные который регистрируется. Скорость карбонизации в присутствии горения, как живого, так и недостатка кислорода, по существу, является постоянной с течением времени.

Для древесины, используемой в структурном поле, эта скорость относительно невелика, так как поверхностный карбонизированный слой снижает приток кислорода к нижележащим слоям. Другим особенно благоприятным аспектом является умеренное повышение температуры, которое происходит в слоях древесины, лежащих в основе слоя пиролиза. Это явление связано с внутренними свойствами древесины, в частности ее пониженной теплопроводностью, высокой удельной теплоемкостью и высоким содержанием влаги. Эта особенность позволяет внутренним слоям секции практически не изменяться с механической точки зрения, поскольку значения, полученные из температуры, близки к исходным.

Поэтому можно констатировать, что в структурном деревянном элементе потеря несущей способности в основном связана с уменьшением сечения и в меньшей степени незначительным уменьшением механических характеристик, возникающих в результате повышения температуры. Можно также сказать, что в древесине для структурного использования скорость карбонизации достаточно низкая по сравнению с требованиями к структурной стабильности и, по существу, с течением времени. Эти два условия позволяют нам полагать, что огнестойкость конструкционного элемента древесины напрямую связана с самим материалом и что только в крайних случаях необходимо прибегать к защитным системам.

Как считают некоторые ученые, огонь является самым древним и самым успешным химическим экспериментом человечества. Действительно, огонь был с нами, так как мы его знаем - от первых пожаров мы начали готовить нашу плоть к пламени ракетного двигателя, который привел нас на Луну. Другими словами, огонь является символом и инструментом прогресса нашей цивилизации.

Доктор Форман Уильямс, профессор физики Калифорнийского университета в Сан-Диего, уже давно работает над изучением пламени. Огонь обычно представляет собой сложный процесс из тысяч взаимосвязанных химических реакций. Некоторые из углеводородных соединений в форме кольцевых молекул, называемые полициклическими ароматическими углеводородами, образуют сажу, которая может гореть или стать дымом. Известная вытянутая форма пламени свечи объясняется гравитацией и конвекцией - горячий воздух поднимается вверх и щелкает свечу в пламени холодного воздуха, после чего пламя поднимается вверх.

Но, оказывается, в невесомости все происходит по-другому. Исследователи взорвали небольшие пузырьки гептана в специальной камере и наблюдали, как пламя держится. И они столкнулись с странным явлением. При микрогравитации пламя горит по-разному и образует маленькие шарики. Это явление ожидалось, так как в отличие от пламени Земли, в нулевом весе, кислорода и топлива встречаются в тонком слое на поверхности сферы. Это простая схема, которая отличается от огня Земли.

Но странность была обнаружена - ученые заметили продолжение горения огненных шаров, даже после того, как все расчеты должны были остановить горения. Более того, огонь перешел в так называемый холодная фаза - он горел очень плохо, поэтому невозможно было увидеть пламя. Но он все еще горел, и пламя могло мгновенно взорваться с большой силой в контакте с топливом и кислородом.

Подобные типы холодного пламени в лаборатории воспроизводятся на Земле, но в условиях тяжести этот огонь неустойчив и всегда быстро исчезает. Это не очень приятное открытие, так как холодный огонь представляет большую опасность - его легко сжигают, в том числе само-произвольно, его трудно обнаружить и испустить больше токсичных веществ.

Первые химики полагали, что пожар был вызван выпуском вещества «флогистан», которое выбрасывало все взрывчатые и горящие вещества. Огонь - это жестокая химическая реакция, процесс окисления, характеризующийся разделением света и тепла, а исходными продуктами являются углекислый газ и другие сложные соединения. Проявление огня обычно обозначает место взаимодействия топлива и кислорода, а яркие искры и вспышки в пламени происходят из-за других горячих расплавов, выходящих с поверхности горелки.

Знаете ли вы, что алмазы формируются в пламени свечи?

Пламя свечи содержит все четыре известные формы углерода, что крайне странно, поскольку каждый тип образуется при разных температурах и давлениях. Известно, что пламя содержит молекулы углеводородов, которые превращаются в углекислый газ на пути к верху пламени. Исследования показали, что алмазные наночастицы, фуллерены, частицы графита и аморфный углерод являются одинаковыми в центре пламени.

Знаете ли вы, что цвет пламени показывает его температуру?

При высокой температуре газы в пламени могут быть ионизированы, чтобы стать плазмой. Цвет пламени также зависит от температуры горения. Чтобы понять, как работает печь, нам нужно знать, по крайней мере, в основном, что такое горения и огонь. Это известное явление, хотя на первый взгляд, представляет собой совокупность нескольких процессов, полное описание которых требует глубоких знаний.

Мы не стремимся к достижению научно-технической точности, а лишь немного для освещения проблемы огня. Для простоты мы рассмотрим сжигание дерева. Что такое дерево, сухое и мертвое дерево, как топливо? Дерево, как и любое материальное вещество, состоит из атомов, организованных в молекулы, которые, в свою очередь, строят клетки, которые образуют разные ткани.

Целлюлоза представляет собой кристаллический небьющийся биополимер без вкуса и запаха, нерастворимый в воде, состоящей из углерода, водорода и кислорода. Гемицеллюлоза называется любой из группы гетерополимеров и в отличие от целлюлозы аморфна, ее цепи разветвлены и образуют слабые структуры.

Лигнин представляет собой сложный полимер, состоящий из ароматических спиртов, называемых монолигинами. Это самый распространенный полимер на планете после целлюлозы. Именно лигнин дает особые качества каждого дерева - прочность и твердость. Это необычно, имеет сильно разветвленную гетерогенную структуру. Благодаря лигнину каждая лесная трава, каждый куст и каждое растение вообще держится вертикально и сопротивляется порыву ветра и случайным прохожим.

А теперь немного о горении, температуре и жаре, пламени и свете. Для хорошего понимания горения нам нужно знать, что такое температура. Температура является мерой интенсивности движения атомов и молекул, составляющих вещество. Теоретически он может меняться от нуля до бесконечности. Но на практике обнаруживается, что абсолютный ноль не может быть достигнут, он существует только в воображении ученых. Абсолютный нуль означает абсолютное отсутствие движения. Такое качество противоречит жизни и природе энергии.

Поэтому, когда мы начинаем нагревать вещество, его строительные блоки начинают ускорять его танцы. Тепло состоит в том, чтобы импортировать энергию. Тепло, коротко, называем тепловой энергией. Тепловая энергия вырабатывается, например, путем сжигания древесины и не только. Сжигание - это быстрое окисление вещества, которое мы вскоре будем называть топливом, которое вырабатывает тепло, свет и смесь исходных материалов, в основном твердых веществ, газов и воды.

Каждый материал имеет критическую температуру, при которой он начинает гореть. Когда есть необходимое количество топлива, кислорода и температуры, может начаться горение. Вернемся к дереву и подумаем о горящем огне. Здесь мы собираем толстые и тонкие ветки, они являются нашим источником топлива, вокруг нас полно кислорода, которые мы вдыхаем с каждым дыханием. Теперь нам нужно только поднять температуру некоторых веток до критической энергии, которую мы импортируем. Мы можем немного потирать их, или мы можем просто взять источник тепла, например, светлее.

Энергия источника начинает ускорять танец строительных блоков, их движения набирают силу, начинается процесс разрушения. Движения становятся настолько мощными, что они преодолевают силы, удерживающие атомы в молекулах и молекулах в клетках. Медленно, но верно, целлюлоза и лигнин начинают разрушаться, длинные цепи начинают рушиться, мы видим дым - небольшие кусочки дерева, которые носит воздух. Температура все еще растет, разложение становится еще сильнее, газы приближаются, и вот наша топливная смесь - дымовые частицы, смешанные с различными газообразными углеводородами.

Все это образуется при расщеплении целлюлозы и лигнина, но горения все еще нет. Сжигание предшествует варке и газификации целлюлозы и лигнина. Теперь молекулы этих газов все больше подталкиваются свободным кислородом в воздухе, а в один момент удары становятся настолько мощными, что кислород вставляется в молекулу газа, соединяется с его частью и он разрушается, взрывается - стрела! Энергия рассеянного мусора - это то, что мы называем теплотой и не только!

Реакция ускоряется, каждая окисленная молекула разлагается, высвобождая энергию и принося часть ее другим молекулам. Процесс становится настолько интенсивным, что начинают появляться пламя света. Атомы и молекулы отчаянно сражаются друг с другом, поднимая свою внутреннюю энергию, которая мгновенно высвобождается в виде света. Инфракрасный, видимый и даже ультрафиолетовый. Чем выше температура, тем ярче становится пламя. На свет также приходится часть тепла, выделяемого при сгорании.