ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH
       
Język Niemiecki



Wydania z lat 2009-2016 dostepne są w wersji elektronicznej jako pliki PDF. Są one identyczne z wersjami drukowanymi. Jednakże nie zawierają materiałów, które były na płytach CD/DVD dołączanych do niektórych wydań drukowanych.
W wersji drukowanej dostepne jest tylko jedno wydanie - 3/2016.
Więcej


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Cena kompletu wydań 50 zł
Cena jednego wydania 10 zł
Zamów



Nowość!


Więcej

Fizyka w pożarnictwie

 

Fascynująca fizyka kryje się bowiem nie tylko za nowoczesnym wyposażeniem wozów pożarniczych, ale również za stosowanymi technikami działań ratowniczo-gaśniczych. Spróbujmy zatem nieco poszerzyć swą wiedzę ten temat.

Podczas pożaru mamy do czynienia z niekontrolowanym rozprzestrzenianiem się ognia. Gazy powstałe w wyniku rozkładu termicznego substancji palnych pochodzenia organicznego a także pary cieczy i stopionych materiałów syntetycznych spalają się intensywnie w obecności tlenu, czemu towarzyszy emisja światła widzialnego. Płomienie mogą wznosić się na znaczną wysokość, podsycane przez opływające je prądy powietrza.[1]

Gwałtowny napływ powietrza i nierównomierne spalanie sprawiają, że płomień przybiera wiele różnych kształtów i obserwujemy to, co potocznie nazywamy „językami ognia”. Oczywiście dynamika procesu spalania zależy od ilości paliwa i dostępności tlenu. Jeśli stężenie tego ostatniego będzie niższe niż 12% - 14%, spalanie ustanie. W tym miejscu warto przytoczyć tzw. regułę Thorntona.[2] Wskazuje ona, iż ilość ciepła wyzwalanego w pożarze jest wprost proporcjonalna do ilości tlenu dostarczanego do strefy spalania. Ciepło to zostaje następnie przekazane m.in. na drodze konwekcji. Zarówno gorące substancje lotne (CO2, CO, SO2, itp.), jak i sadza oraz inne cząstki stałe unoszą się ponad strefę spalania, tworząc tzw. słup konwekcyjny.

W przypadku pożarów wewnętrznych dym gromadzi się w strefie podsufitowej a potem rozchodzi na boki, co może kształtem przypominać grzyb. Od ogniska pożaru ciepło jest również przekazywane do otoczenia w postaci promieniowania termicznego oraz w niewielkim stopniu w wyniku przewodzenia, np. poprzez stalowe elementy konstrukcyjne. Mogą one ulec odkształceniu, stwarzając ryzyko katastrofy budowlanej. Z kolei ciepło przekazywane do innych, nawet oddalonych ciał palnych, powoduje wzrost ich temperatury a w konsekwencji rozkład termiczny i (w przypadku obecności dostatecznej ilości tlenu) gwałtowne powiększanie się strefy spalania (rozgorzenie). Aby zatem pożar nie przeszedł w fazę w pełni rozwiniętą, należy jak najszybciej podać środki gaśnicze na jego ognisko.

Środki gaśnicze

Zapewne każdy czytelnik zapytany o podstawowy środek gaśniczy bez wahania wskaże wodę. Jest ona powszechnie dostępna a jej wykorzystanie podczas akcji nie szkodzi środowisku. Ze względu na dużą pojemność cieplną odbiera ciepło od palącego się materiału, tym samym obniża jego temperaturę. Pobrane ciepło wykorzystane jest na podgrzanie cieczy a także zamianę jej w parę. Ta ostania wypiera tlen z miejsca pożaru, przerywając proces palenia.

Mimo niewątpliwych zalet zastosowanie wody ogranicza się przede wszystkim do walki z pożarami ciał stałych (grupy A). Nie można wykorzystać jej natomiast do gaszenia cieczy palnych, charakteryzujących się mniejszą gęstością (np. benzyny czy olejów). W takich przypadkach przydaje się piana gaśnicza, czyli układ dyspersyjny, w którym fazą rozproszoną jest gaz a rozpraszającą ciecz. Aby wytworzyć pianę, oprócz wody i gazu (najczęściej powietrza) potrzebny jest oczywiście zawierający związki powierzchniowo czynne syntetyczny środek pianotwórczy, dodawany w stężeniu 1-6%. Pianę gaśniczą charakteryzuje tzw. liczba spienienia Ls, której wartość wyznaczymy ze wzoru:

gdzie: Vp to objętość uzyskanej piany; Vr - objętość wykorzystanego do jej przygotowania wodnego roztworu środka pianotwórczego. Piana ciężka (Ls ≤ 20) lub średnia (20 < LS ≤ 200) wykorzystywana jest właśnie do gaszenia cieczy palnych. Na ich powierzchni tworzy szczelną warstwę odcinającą dostęp tlenu, schładzającą ciecz i utrudniającą jej parowanie. Z kolei piana lekka (Ls > 200) służy do wypełniania zamkniętych pomieszczeń w celu wyparcia z nich gazów i obniżenia temperatury.

Wprawdzie piany są bardzo skutecznym środkiem gaśniczym, ale ze względu na zawartość wody nie nadają się do gaszenia ciał reagujących z nią chemicznie (np. acetylenku wapnia zwanego potocznie karbidem) czy urządzeń elektrycznych pozostających pod napięciem. Dlatego do walki z ogniem stosuje się również inne środki, do których należą m.in. proszki i gazy gaśnicze, np. cięższy od powietrza CO2. Przechowuje się go w butlach pod ciśnieniem 3-7 MPa w postaci skroplonej. Podczas akcji gaśniczej uwolniony dwutlenek węgla, rozprężając się adiabatycznie obniża swą temperaturę i zestala, tworząc suchy lód (stąd potocznie mówi się o gaśnicach śniegowych). Mamy zatem do czynienia z ochładzaniem miejsca pożaru i odcięciem palącej się powierzchni od dostępu tlenu. W kontekście gazów gaśniczych warto jeszcze wspomnieć o procedurze tzw. inertyzacji, czyli kontrolowanej redukcji stężenia tlenu w pomieszczeniu poprzez dopływ gazu obojętnego, np. azotu, co pozwala zmniejszyć ryzyko wybuchu czy rozprzestrzenienia się pożaru.

 

Pożary i związane z nimi niebezpieczeństwo

Bardzo duży odsetek pożarów w Polsce dotyczy traw, trzcinowisk czy nieużytków rolnych.[3] W zdecydowanej większości, niestety, są one spowodowane celowym podpaleniem. Wysuszona materia organiczna pali się bardzo szybko a ogień potrafi rozprzestrzeniać się z szybkością ponad 15 m/min, stanowiąc ogromne zagrożenie nie tylko dla zwierząt (owadów, gryzoni, piskląt ptasich, zwierząt leśnych), ale także ludzi i ich dobytku. Płomienie podczas takiego pożaru mogą osiągać kilka metrów wysokości i towarzyszy im duże zadymienie, co obrazuje fot.1.

Prostym i skutecznym narzędziem do walki z pożarami traw czy ściółki leśnej są tłumice, zbudowane z osadzonej na długim drążku gumowej albo metalowej (paski blachy) części roboczej. Strażak, uderzając nią o podłoże na granicy frontu ognia, odcina dopływ tlenu, przerywając proces spalania roślinności.  Sytuacja staje się bardziej skomplikowana w przypadku pożaru drzewostanu, gdzie konieczne jest zastosowanie prądów wody w natarciu. Jeśli płonie kompleks leśny, wykorzystuje się dodatkowo naturalne bądź specjalne przygotowane przerwy ogniowe. Pozwalają one zatrzymać rozprzestrzenianie się żywiołu, które zależy m.in. od szybkości wiatru, wilgotności materiałów palnych oraz ich ilości na jednostkę powierzchni a także wilgotności względnej powietrza.

Przypomnijmy, że ta ostatnia definiowana jest jako stosunek ciśnienia cząstkowego (prężności) pary wodnej zawartej aktualnie w powietrzu do prężności maksymalnej (w stanie nasycenia) w danej temperaturze. Warto dodać, że temperatura podczas spalania całkowitego drzewostanu może wynosić nawet 1000oC a wysokość płomieni osiągać kilkadziesiąt metrów. Silne prądy konwekcyjne występujące podczas pożaru skutkują rozprowadzaniem żarzących się cząstek po koronach drzew. W takiej sytuacji akcje gaśnicze są trudne i wymagają zaangażowania dużych sił i środków.

Ogromne niebezpieczeństwo dla życia i zdrowia ludzi stanowią pożary wewnętrzne budynków. W obiektach tych znajduje się wiele elementów wyposażenia, które łatwo ulegają termodestrukcji. Dodatkowo domy jednorodzinne czy stare kamienice mogą posiadać palne elementy konstrukcyjne, np. drewnianą więźbę dachową czy stropy. Podczas pożaru zagrożenie stanowią nie tylko szalejące płomienie i wysoka temperatura, lecz również toksyczne produkty spalania, np. związki chloru powstające w wyniku rozkładu polichlorku winylu czy tlenek węgla. Ten ostatni, zwany potocznie cichym zabójcą, powoduje zaczadzenie. CO trwale łączy się z hemoglobiną, tworząc tzw. karboksyhemoglobinę, która nie jest zdolna do przenoszenia tlenu w organizmie.[4]

W gospodarstwach domowych często zdarzają się pożary olejów spożywczych na patelni. Przyczyną jest samozapłon produktów rozkładu termicznego tłuszczów i rozprzestrzenienie się ognia po całej powierzchni cieczy znajdującej się w podgrzewanym naczyniu.

Należy zapamiętać, że palącego się tłuszczu w żadnym wypadku nie można próbować gasić wodą! Hydrofobowe oleje spożywcze posiadają bowiem mniejszą gęstość niż H2O. Podana woda natychmiast dostanie się zatem pod warstwę tłuszczu, pobierając ciepło zwiększy swą temperaturę a następnie przejdzie w stan gazowy. Nastąpi tzw. wyrzut, czyli unosząca się gwałtownie para wodna pociągnie za sobą cząsteczki tłuszczu, których spalanie w kontakcie z powietrzem zostanie zintensyfikowane i zaobserwujemy swoistą eksplozję.[5] Może ona skutkować nie tylko ciężkimi poparzeniami u niefortunnego kucharza, ale również objęciem ogniem innych, łatwopalnych elementów wyposażenia kuchni. Dlatego do gaszenia tłuszczów używa się gaśnic typu ABF (pożary grupy F dotyczą właśnie tłuszczów i olejów jadalnych, natomiast pożary grupy B - m.in. cieczy palnych).

W przypadku braku podręcznego sprzętu gaśniczego najlepiej po prostu spróbować odciąć dostęp tlenu od płomieni poprzez szczelne przykrycie naczynia pokrywką. Bardzo często jednak samodzielne stłumienie płomieni ze względów bezpieczeństwa jest niemożliwe i konieczne okazuje się wezwanie strażaków, dysponujących profesjonalnym sprzętem.

 

Węcej przeczytacie w artykule Tomasza Kubiaka „Fizyka w pożarnictwie” w najnowszym wydaniu (6/2020) „Fizyki w Szkole”.



[1] O powstawaniu płomienia rozprawiał już Michael Faraday w swoich słynnych wykładach opublikowanych w książce „Dzieje świecy” (wydanie polskie, Warszawa 1997).

[2] Reguła nazwana jest na cześć brytyjskiego uczonego W. M. Thorntona, który w 1917 r. opublikował słynną pracę „The relation of oxygen to the heat of combustion of organic compounds”.

[3] W 2019 r. w Polsce zarejestrowano 153 520 pożarów, z czego 36,4 % stanowiły pożary traw i nieużytków (dane na podstawie: http://www.siedlce-straz.pl/index.php/badz-bezpieczny/pozary-traw-lak-i-nieuzytkow, dostęp z 3.10.2020).

[4] O różnych formach hemoglobiny można przeczytać w artykule: T. Kubiak, Fizyka w karetce pogotowia, Fizyka w Szkole nr 6 (2014), s. 4-7 (w kontekście pomiarów wysycenia krwi tętniczej tlenem SpO2).

[5] Może towarzyszyć jej również krótkotrwały wzrost ciśnienia w całym pomieszczeniu, skutkujący np. uszkodzeniem okien czy lekkich ścianek działowych.