حریق چیست؟ مثلث آتش و طبقه بندی آتش سوزی ها

حریق یا آتش‌سوزی به‌عنوان یک واکنش شیمیایی شناخته می‌شود که موجب به‌وجود آمدن حرارت و گرما شده و شامل ترکیب سریع اکسیژن با اشیا قابل سوختن است. برای ایجاد و حفظ آتش، سه عنصر اصلی نیاز است: گرما، سوخت و اکسیژن که با عنوان مثلث آتش شناخته می‌شوند. اضافه‌کردن عنصر چهارم به این مثلث، یعنی واکنش زنجیره‌ای شیمیایی، این مجموعه را به چهاروجهی آتش (مربع آتش) تبدیل می‌کند که بیانگر فرایندهای ادامه‌دهنده آتش است.

ریشه شناسی حریق

این کلمه، کلمه‌ای عربی است که در زبان فارسی معادل آتش سوزی، سوختن، زبانه آتش و شعله آتش به کار می رود، همچنین معادل آن در زبان انگلیسی Fire است. برخی معتقدند که واژه حریق از زبان پهلوی وارد زبان عربی شده است. در زبان پهلوی کلمه خوارغ (مثل خواهر) است که در فرهنگ آیین زروانی به صورت هریگ (xvaraɣ) ثبت شده است.

نگاهی به تاریخچه آتش و آتش‌سوزی

تاریخچه آتش به هزاران سال قبل بازمی‌گردد و ارتباط تنگاتنگی با توسعه و پیشرفت تمدن بشری دارد. احتراق در جنبه‌های مختلف زندگی انسان از تأمین گرما و نور گرفته تا پختن غذا، حفاظت و حتی به‌عنوان ابزاری برای شکار و جنگ، نقش حیاتی داشته است. در ادامه به بررسی جنبه‌های مختلف آتش و تاریخچه آن می‌پردازیم.

کشف آتش: تاریخچه کشف آتش به چیزی حدود به ۱ میلیون سال پیش برمی‌گردد. شواهدی از غارهای آفریقای جنوبی و چین نشان می‌دهند که انسان‌ها در این زمان‌ها از آتش برای پخت‌وپز و گرم‌شدن استفاده می‌کردند. در غارهای آفریقا، بقایای استخوان‌های سوخته و خاکستر گیاهانی یافت شده است که قدمت آن‌ها به حدود ۱ میلیون سال پیش می‌رسد.

همچنین بخوانید: طبقه‌بندی حریق و انواع مختلف خاموش‌کننده‌های آتش‌نشانی

کنترل و استفاده از آتش: توانایی کنترل و استفاده از آتش نقطه عطف مهمی در تاریخ بشر بود. آتش با تأمین گرما و امنیت به انسان‌های اولیه، این توانایی را به آن‌ها داد که به مناطق جدید بروند و حتی در مناطق سردتر ساکن شوند. این اکتشاف به‌عنوان یک عامل بازدارنده در برابر حیوانات وحشی عمل می‌کرد و با ایجاد یک نقطه مرکزی برای تجمعات اجتماعی، به توسعه فعالیت‌های جمعی کمک کرد.

آشپزی:  کنترل حریق منجر به کشف فرایند پخت و پز شد. انسان‌ها دریافتند که پخت و پز نه‌تنها هضم غذا را آسان‌تر می‌کند، بلکه باعث بهبود رشد و نمو و افزایش انرژی هم می‌شود.

ادیان: بسیاری از تمدن‌های باستانی آتش را به‌عنوان ایزد یا الهه یا به‌عنوان نماینده قدرت الهی یا عامل تطهیر می‌پرستیدند. آیین‌ها و مراسم آتش‌سوزی در فرهنگ‌ها و ادیان مختلفی مانند هندوئیسم، زرتشتی و بودایی برجسته است.

انقلاب صنعتی: یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در تاریخ آتش، انقلاب صنعتی بود که در قرن 18 و 19 رخ داد. در این دوره از ماشین های احتراقی مانند موتورهای بخار برای حمل و نقل و صنایع تولیدی استفاده می‌شد.

 ایمنی و آتش‌نشانی:  با تبدیل‌شدن آتش به بخشی جداناپذیر از زندگی بشر، جوامع راه‌هایی را برای پیشگیری و کنترل بلایای آتش‌سوزی توسعه دادند. تمدن‌های باستانی مانند رومیان از تکنیک‌های ابتدایی آتش‌نشانی از جمله خاموش‌کننده‌های سطلی و ابزارهای مختلف برخوردار بودند. توسعه شیوه‌های مدرن ایمنی در برابر آتش، مانند سیستم اعلام و اطفا حریق، مصالح ساختمانی مقاوم در برابر آتش و ادارات آتش‌نشانی، تأثیر حوادث  خسارات مربوط به آتش‌سوزی را تا حد زیادی کاهش داده است.

بیشتر بخوانید: آموزش نحوه استفاده از کپسول آتش نشانی

مثلث حریق چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است؟

مثلث حریق (که به آن مثلث آتش نیز گفته می‌شود) یک مدل مفهومی ساده است که نشان می‌دهد برای به‌وجودآمدن و تداوم یک آتش‌سوزی حضور سه عنصر اکسیژن، سوخت، گرما ضروری است. برعکس این مسئله نیز صدق می‌کند. اگر یکی از این سه وجه هنگام آتش‌سوزی حذف شوند آتش خاموش می‌شود.

سوخت یا ماده قابل اشتعال

سوخت به هر مادهٔ قابل اشتعالی گفته می‌شود که بتواند در حضور اکسیژن بسوزد و از خود انرژی (نور و گرما) آزاد کند. بدیهی است که بدون وجود سوخت، آتشی نیز به وجود نخواهد آمد. مواد قابل اشتعال به سه حالت در طبیعت وجود دارند:

• مواد سوختنی جامد مانند چوب، کاغذ، پارچه
• مواد سوختنی مایع مانند فرآورده‌های نفتی، الکل‌ها و مایعات سوزنده دیگر
• مواد سوختنی گاز مانند انواع گازهای قابل اشتعال، بوتان، استیلن

برخی سوخت‌ها اشتعال پذیری بسیار بالایی دارند و با کمی حرارت مشتعل می‌شوند، مثل بخارات بنزین؛ به همین دلیل است که استعمال دخانیات در پمپ‌بنزین‌ها ممنوع است.

جالب است بدانید، سخت‌ترین ضلع مثلث حریق برای حذف‌کردن، همان مواد قابل‌اشتعال است. چرا که خود محیط طبیعی، ساختمان‌ها و اثاثیه‌ها حاوی نوعی مواد سوختنی هستند.

بیشتر بخوانید: مراحل حریق یا 4 مرحله آتش سوزی چیست؟

اکسیژن (عامل اکسیدکننده)

اکسیژن به‌عنوان متداول‌ترین عامل اکسیدکننده، سومین ضلع مثلث حریق را تشکیل می‌دهد. اکسیژن گازی واکنش‌پذیر است که از واکنش سوختن پشتیبانی می‌کند و حضور آن برای آتش‌سوزی الزامی است. هوای معمولی جو زمین حدود ۲۱٪ اکسیژن دارد که برای سوختن اکثر مواد کافی است، حال در محل حریق هرچه جریان هوا بیشتر باشد، حریق شدیدتر خواهد شد (برای نمونه با دمیدن هوا در کوره، آتش شعله‌ورتر می‌شود).

برای خاموش‌کردن آتش از طریق ضلع اکسیژن، باید غلظت آن را در محیط کاهش داد و به چیزی حدود ۱۵٪ یا کمتر رساند. از جمله تکنیک‌های متداولی که برای اطفای حریق استفاده می‌کنند، خفه کردن آتش است. این روش با قطع اکسیژن باعث خاموش‌شدن آتش می‌شود، مانند استفاده از پتوهای ضدحریق یا کپسول‌های CO2.

حرارت (منبع گرما)

حرارت به هر منبع انرژی گرمایی گفته می‌شود که بتواند دمای ماده سوختنی را تا حد نقطه‌ی اشتعال (Ignition/Flash Point) آن ماده بالا ببرد و واکنش احتراق را آغاز کند. درجه حرارت اشتعال اجسام با هم متفاوت است. وقتی جسم به درجه اشتعال برسد شروع به سوختن می‌کند و اگر منبع حرارت قطع شود اشتعال هم پایان می‌رسد. به همین دلیل یکی از راه‌های اصلی اطفای حریق، سردکردن آتش است؛ برای مثال پاشیدن آب روی آتش با جذب گرمای آن، دمای سوخت را کاهش می‌دهد و واکنش را کند یا متوقف می‌کند.

مربع آتش چیست؟

مربع یا چهاروجهی آتش، مفهومی است که بیانگر عنصر چهارم مورد نیاز برای وقوع آتش و تداوم آن است. این عامل چهارم واکنش زنجیره‌ای شیمیایی است که به آتش اجازه انتشار و ادامه سوختن می‌دهد. با درک اجزای مربع حریق، می‌توان اقدامات ایمنی آتش‌سوزی را برای کنترل یا جلوگیری از آن اجرا کرد. به‌عنوان مثال، استفاده از کپسول‌های آتش‌نشانی، کاهش اکسیژن محیط، خنک‌کردن منبع گرما، یا حذف منبع سوخت می‌تواند به مهار آتش کمک کند. آتش‌نشانان و متخصصان ایمنی آتش‌نشانی اغلب از این مفهوم برای ارزیابی و مدیریت مؤثر موقعیت‌های آتش‌سوزی استفاده می‌کنند.

تفاوت حریق با احتراق

احتراق (combustion) و آتش، آتش‌سوزی یا حریق (fire) مفاهیم مرتبطی هستند؛ اما تفاوت‌های مشخصی دارند. احتراق در اصل یک واکنش شیمیایی است که طی آن یک مادهٔ سوختنی با یک اکسیدکننده (معمولاً اکسیژن) ترکیب می‌شود و در نتیجهٔ این واکنش، انرژی به‌صورت گرما و نور آزاد می‌شود. این فرایند معمولاً کنترل‌شده است و برای شروع آن نیاز به سه عامل نیاز داریم: سوخت، اکسیژن و یک گرما.

در مقابل، آتش یا حریق شکل کنترل‌نشدهٔ احتراق است. وقتی آتش به وجود می‌آید، به‌خودی‌خود ادامه پیدا می‌کند و فقط در صورتی خاموش می‌شود که یکی از سه عامل اصلی مثلث حریق نباشند آتش می‌تواند به طور طبیعی (مثلاً آتش‌سوزی جنگل‌ها بر اثر رعد و برق) یا بر اثر خطاهای انسانی (مثل اتصالی برق، بی‌احتیاطی یا حتی عمدی) به وجود آید.

طبقه‌بندی حریق یا کلاس‌های آتش

انجمن ملی حفاظت از آتش آمریکا (NFPA) کلاس‌های آتش سوزی را بر اساس منبع سوخت به شش نوع مختلف طبقه‌بندی می‌کند که در ادامه توضیح می‌دهیم:

کلاس A: این کلاس شامل آتش‌سوزی‌هایی است که توسط مواد جامد قابل احتراق معمولی مانند چوب، کاغذ، پارچه، پلاستیک و لاستیک ایجاد می‌شود.

کلاس B: آتش‌سوزی در این کلاس توسط مایعات یا گازهای قابل‌اشتعال از جمله بنزین، روغن، گریس، پروپان و گاز طبیعی ایجاد می‌شود.

کلاس C: این کلاس شامل آتش‌سوزی‌هایی می‌شود که شامل تجهیزات الکتریکی برق‌دار مانند وسایل برقی، سیم‌کشی، قطع‌کننده‌های مدار و پریزها می‌شود.

کلاس D: آتش‌سوزی در این کلاس توسط فلزات قابل‌احتراق مانند منیزیم، سدیم، تیتانیوم و پتاسیم ایجاد می‌شود.

کلاس K: این کلاس به آتش‌سوزی در آشپزخانه‌های تجاری که روغن‌ها و چربی‌ها منبع سوخت هستند، اشاره دارد.

کلاس E: این کلاس اگرچه توسط NFPA به رسمیت شناخته نشده است، اما توسط برخی از بخش‌های آتش‌نشانی برای نشان‌دادن آتشی که ویژگی‌های چندین کلاس آتش را نشان می‌دهد یا طبقه‌بندی آن چالش‌برانگیز است، استفاده می‌شود.

دینامیک حریق و رفتار آن

دینامیک حریق (Fire Dynamics) یعنی مطالعهٔ فرایندهای احتراق، انتقال حرارت، انتشار گازها و دود، و تعامل آتش با محیط اطراف. این دانش به ما کمک می‌کند بفهمیم چرا آتش در یک‌جهت خاص گسترش پیدا می‌کند، چه عواملی باعث انفجار یا فروپاشی در حریق می‌شوند، و چگونه می‌توان محیط را ایمن‌تر طراحی کرد. عواملی که بر رفتار آتش تأثیر می‌گذارند عبارت‌اند از:

نوع سوخت: مواد جامد، مایعات یا گازها که هر کدام رفتار و نیازهای متفاوتی برای احتراق دارند.

تهویه: افزایش یا کاهش میزان اکسیژن که می‌تواند شدت و سرعت آتش را تغییر دهد.

شرایط محیطی: رطوبت، دما و سرعت باد که بر نحوه گسترش آتش تأثیرگذار هستند.

جهت آشنایی بیشتر با این موضوع پیشنهاد ‌می‌کنیم مقاله دینامیک آتش و اهمیت آن در اطفای حریق را مطالعه کنید.

نوآوری‌ها در فناوری آتش‌نشانی

پیشرفت‌های اخیر در فناوری آتش‌نشانی به طور قابل‌توجهی روش‌های کشف و اطفای آتش را بهبود بخشیده‌اند. نوآوری‌های کلیدی شامل:

• دوربین‌های تصویربرداری حرارتی پیشرفته
• سیستم‌های اطفای خودکار
• پهپاد اطفای حریق
• ربات آتش‌نشان

کلام آخر

حریق معمولاً به‌عنوان یک نوع واکنش شیمیایی طبقه‌بندی می‌شود و برای فعالیت‌هایی مانند پخت‌و‌پز، گرم‌کردن و فرایندهای مختلف صنعتی بسیار مهم است. این واکنش وابسته به سه عامل اصلی یعنی حرارت، سوخت و اکسیژن است که به‌عنوان اضلاع مثلث حریق شناخته می‌شوند. بااین حال، آتش همیشه یک خطر بالقوه است که می‌تواند از کنترل خارج شده و منجر به حریق و خسارات سنگین جانی و مالی گردد. به همین دلیل، استفاده از تجهیزات آتش‌نشانی و انواع سیستم‌های اعلام و اطفا حریق در اماکن مسکونی، تجاری، اداری و صنعتی ضروری است.