به واکنش شیمیایی گرمازای یک ماده سوختنی مثل هیدروکربن با گاز اکسیژن، فرآیند احتراق یا )سوختن( (Burning) گفته میشود. نتیجه چنین واکنشی، تولید گرما و نور است که به شکل شعله دیده می‌شوند. بسته به مقدار اکسیژنی که برای فرآیند احتراق در دسترس است، سوختن می‌تواند به دو شیوه ناقص یا کامل انجام شود. اگر بخواهیم یک معادله کلی برای احتراق کامل بنویسیم، این معادله به شکل زیر است:
حریق یا آتش چیست ؟
اگر بخواهیم تعریف مناسبی برای آتش داشته باشیم باید ابتدا به مبحث سوختن بپردازیم ، زیرا که سوختن تمام اجسام و مواد گوناگون نتیجه آتش سوزی است . لذا این تعریف که میگوید : سوختن نتیجه یک سری واکنش های شیمیائی است که نور ، شعله و گرما را به همراه دارد برای آتش نیز بسیار مناسب و زیبنده است .البته نوعی از سوختن بدون گرما و شعله هم وجود دارد که اکسیداسیون نامیده میشود ، و آن ترکیب فلزات با اکسیژن هواست که همان زنگ زدگی و فساد فلزات است . این گونه واکنش ها معمولا به طور کند و در دراز مدت صورت میگیرند ، در حالی که عمل سوختن با سرعت و در لحظات کوتاهی رخ می دهد .
براى ایجاد آتش ، وجود مثلث حریق ( سوخت، حرارت و اکسیژن) ضرورى است . چنانچه یکى از این سه ضلع برداشته شود ، آتش سوزى به خودی خود از بین میرود . اضلاع این مثلث نشان می دهد که چه موادی لازم است که حریق ایجاد شود .
ماده سوختنی :
هر چیزی که قابل ترکیب شدن با اکسیژن باشد.
اکسیژن در محیط :
حداقل تراکم مورد نیاز برای ایجاد آتش سوزی در مورد اکسیژن 16% است ( درهوای معمولی 21% اکسیژن وجود دارد.)
حرارت :
برای شروع هر آتش سوزی لازم است تا درجه ی حرارت به اندازه کافی برسد حتی در مواقعی که آتش سوزی شروع شده باشد چنانچه حرارت کاهش یابد دامنه حریق محدود شده و سرانجام خاموش خواهد شد.
مربع آتش یا مثلث آتش کدام یک درست است؟
در گذشته متخصصین وجود سه عامل را برای تولید آتش لازم و ضروری میدانستند اما جالب است که بدانید امروزه در مهندسی آتش وجود یک عامل چهارم را برای تولید و گسترش آتش ضروری می دانند . بنابراین دیگر از اصطلاح مثلث یاهرم آتش استفاده نمیشود بلکه از مربع آتش یاد می شود.
بنابراین اضلاع مربع آتش عبارتند از:
- اکسیژن
- سوخت
- حرارت
- واکنشهای زنجیرهای
واکنش های زنجیره ای زمانی که مواد قابل سوخت به حد اشتعال می رسد، به صورت مولکول های خیلی ریز دست به دست هم داده، واکنش های زنجیره ای انجام می شود. با قطع واکنش های زنجیره ای حریق اطفا می شود .
برای شروع هر آتش سوزی لزوما نیاز به درجه حرارت کافی می‌باشد، حتی در مواقعی که حریق شروع شده باشد، اگر حرارت کاهش یابد دامنه حریق محدود و بالاخره خاموش می‌گردد حرارت لازم در مطالعه آتش گیری مواد با سه اصطلاح تعریف می‌گردد:
- نقطه شعله زنی
- نقطه آتش گیری
- درجه اشتعال
نقطه شعله زنی
درجه حرارتی است که در آن درجه حرارت، یک ماده سوختنی (یا در حال تبدیل به مایع) به اندازه کافی بخار می‌گردد و به محض نزدیک شدن شعله یا جرقه به آن باعث شعله ور شدن و شروع حریق می‌گردد. با دور کردن منبع احتراق از محل، بخار فوق الذکر آتش نخواهد گرفت. موادی با نقطه شعله زنی کمتر از 37/8 درجه سانتی گراد، بسته به استانداردی که اعمال می‌گردد قابل اشتعال، و مایعاتی با نقطه شعله زنی بالای این دما قابل احتراق تلقی می‌گردند.
روش تعیین نقطه‌ی شعله زنی
ساده ترین آزمایش برای تعیین آن در تجهیزات ظرف در باز، نمونه را درون ظرف ریخته و حرارت می‌دهند و هر چند درجه یک بار، شعله‌ای را از روی سطح آن عبور می‌دهند. نقطه اشتعال اندازه گرفته شده در حقیقت با تغییر ارتفاع شعله از سطح مایع متفاوت خواهد شد. در ارتفاع مناسب اغلب نقطه دمایی متناظر را ثبت می‌کنند. نقطه شعله زنی، بیشتر یک مقیاس تجربی و عملی است تا اینکه یک پارامتر فیزیکی اساسی باشد
مقدار اندازه گیری شده بسته به نوع دستگاه و گوناگونی پروتکل‌های استاندارد شامل کاهش افزایش دما، زمان تخصیص داده شده برای هم دما شدن بخار و مایع، حجم نمونه و حتی نحوه هم زدن آن، نتیجه‌‌های متفاوتی خواهد داشت. استاندارد ASTM D-92 این آزمایش را شرح داده است.
در صورتی که گرمای مورد نیاز برای تداوم آتش وجود نداشته باشد در آتش گیری سوخت‌ها در درجه حرارت مربوط به نقطه شعله زنی حریق ادامه نخواهد داشت لذا برای حریق نیاز به حرارت بالاتری است که به آن درجه آتش گیری می‌گویند.
نقطه آتش گیری
نقطه آتش گیری بیان کننده حداقل دمای مورد نیاز برای شروع حریق در یک مخلوط مایع-بخار در فضای مظروف می‌باشد که در نزدیکی سطح مایع توسط یک شعله محرک باعث آتش گیری آن برای مدت حداقل 5 ثانیه میشود ولی الزاما به معنای ادامه حریق نیست. نقطه آتش‌گیری بالاتر از نقطه شعله زنی بوده و حدودا 10 درجه سانتی گراد بیش از نقطه شعله زنی مواد مختلف می‌باشد.
درجه اشتعال
درجه اشتعال یا درجه خود‌به‌خود سوزی کمترین درجه حرارت مورد نیاز جهت ادامه احتراق ماده سوختنی یا آتش گیری آن بدون محرک خارجی می‌باشد. درجه اشتعال برای هرسوخت درجه حرارتی سوخت درجه حرارتی است که انرژی محرکه آن اجزاء متشکل از مولکول‌های ماده را از هم جدا می‌سازد. این درجه برای جامدات، مایعات و حتی بخارات قابل تعمیم است.
در این حرارت بخار کافی برای ادامه حریق تولید میشود. مثلا در سوختن بنزین درجه اشتغال درجه‌ای از حرارت که می‌تواند باعث شکستن پیوند‌های آن برای تشکیل شعله گردد. لازم به ذکر است که درجه اشتعال از درجه آتش گیری هر ماده بالاتر است.