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一壶优秀的热水

2022-10-14琳/文

东方剑·消防救援 2022年10期
关键词:比热容火灾现场水枪

钟 琳/文

提到热水,或许部分“零零后”脑海中已经将它与“老一辈”挂钩了。往开水瓶里灌热水、喝白开水似乎是一件“老气横秋”的事情,而年轻人烧一壶开水大多只是为了泡个咖啡、喝个花茶什么的,除此之外似乎极少喝点热水。讲热水不是为了讨论养身之道,而是想说说灭火那些事。

燃烧是一种放热发光的化学反应,灭火是终断这种反应、让它快速降温。我们很自然地会认为,燃烧很热,用冷水浇的话可以快速降低火的温度。实际上,热水的灭火效果更快于冷水。先举个简单的例子,在炎热的夏天,很多人喜欢喝冰水、吃冷饮,其实这些只是感觉凉爽,人体内的热量难以散发,反而是喝热水可以刺激毛细血管的扩张,促进汗腺分泌,大量汗液通过皮肤表面的毛孔渗出体外挥发,可带走人体大量的热量,从而起到降低体温的功效。所以说“以热制热”是王道。热水灭火同样比冷水略有一点优势。

一如既往的优秀

灭火的原理主要有四种,冷却法、窒息法、隔离法和抑制法。水的比热容比较大,比热容是表示物质吸热或者放热大小的物理量,比热容越大,其吸热或者放热的能力就越强,相比同等质量的其他物质,升高或降低相同温度,水需要吸收或放出的热量更多。因此,当水喷洒在燃烧的物体上,可以通过吸收燃烧物体中的大部分热量来降低物体的温度。同时,水在吸收热量达到自身沸点的时候,形态会发生转变,由液态转化为水蒸气,水蒸气越大隔离空气中氧气的作用越大。

如果将冷水换成热水,哪些功能会表现得更优秀呢?一是带走更多的热量,研究表明,水温升高1摄氏度大约需要4.182千焦耳/千克的热量,1克0摄氏度的水加热到100摄氏度需要吸收400焦耳的热量,而1克沸水转化为水蒸气则需要吸收2260焦耳的热量。由此可见,低温度的水在遇到燃烧时,起初吸收的大部分热量用于提高自身的温度,很少一部分起到了冷却效果,而沸水就不同了,在本身热量已经饱和的状态下,能更快地发挥汽化潜热的作用,因此热水吸收热量的速度更快。

当空气中的氧气含量在17%以下或水蒸气含量高于35%时,燃烧就会停止。将1千克的热水浇在火灾现场,可以直接将5立方米空气中的含氧量降到14%以下,而把热水换成冷水后,有效灭火面积只有0.1平方米。实践证明,开水的灭火效果是冷水的10倍以上。一方面是因为吸热快慢的差异,另一方面是因为水蒸气——这就是热水比冷水更优秀的第二个方面。使用热水可以扩大水蒸气的范围,大量的蒸气能更快地阻断氧气,起到窒息作用。

理论与实际的差别

要想提高灭火效率,理论上讲很简单,1升热水的灭火作用相当于冷水的20-30倍,用沸腾的水进行灭火效果是热水的5倍。但在实际操作中,并没有这么简单。首先是时间。假设一个砖木结构的场所,火场面积为120平方米,灭火用水强度为0.15L/s·m2,每秒的用水量就需要18升,而1升水烧至沸腾快则需要5分钟,慢一点则需要10分钟,18升水烧到沸腾需要……呃呃呃,这还是每秒的用水量。火场如战场,谁能耗得起这时间。

其次是装备,小型消防车可以装2至3吨的水,中型的可以装5至8吨水,如果需要确保这些水一直处于高温状态,就得用上特殊的装备或者是不停地加热,这就得耗费大量的成本,而且长时间通电加热保温本身也不是一个安全的状态。

再者是安全。消防水枪与水带相连时会喷射出急速而强大的水流,高压水枪的有效水柱可以达到30至35米,这可不是看上去那么好控制的。电影《战狼2》中,冷锋用消防水枪打下了空中的无人机,还有美剧《行尸走肉》中末日幸存者扛起水枪打丧尸。设想一下,如果高压水枪中喷射出的是热水,对于消防员以及现场救援人员将是多危险的一件事,而被困屋内的人们当发现窗口射来一柱柱热水时,那不是火上浇油嘛,多糟心啊。

不过有一种特殊情况,火灾现场可能需要用到热水。2013年1月初,北京市通州区一家印刷厂库房发生火灾,过火面积为800平方米,消防部门派出10个消防中队共52辆消防车赶赴现场进行扑救。由于现场水源不足且管网压力不够,消防部门先后调集了30辆水车进行供水,但仍旧未能压制住火势。再加上,当时室外温度较低,水枪喷出的水被寒风一吹,立即冻结成冰雾,增加了扑救难度。于是当地镇政府搬来了炉子和铁锅,在灭火现场烧热水,然后将这些热水浇在水带和水枪的喷嘴上,进行化冻处理。最终经过近5个小时的扑救,着火库房的明火被基本控制住。

根据水的燃烧特性,热水相比冷水能更快地克制燃烧,但火灾并非一种简单的燃烧现象,火灾现场情况复杂、瞬息万变,并不能简单地套用某一种方法。因此,当遇到火灾时,有水就灭,可别纠结水的温度,如果火势控制不住应该立即拨打救援电话。

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