Physik des Feuers

aus dem schlauen Buch, dem Pfadfinder-Buch zum mitgestalten

Der Umgang mit Feuer ist wesentlich einfacher, wenn man versteht, wie so ein Feuer überhaupt funktioniert. Leider bedeutet das auch, dass wir um ein wenig Physik hier nicht herum kommen werden, aber keine Sorge: es ist alles sehr einfach und formelfrei!

Also was ist Feuer nun überhaupt? Feuer ist eine Chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und einem anderen Material bei dem Energie in Form von Wärme und Licht (was im Grunde dasselbe ist) frei wird. Es wird also z.B. Kohlenstoff (Hauptbestandteil von Holz und natürlich Kohle) und Sauerstoff zu CO2 verbrannt. Es gibt brennbare Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase, aber alle haben gemeinsam, dass sie eine bestimmte Temperatur haben müssen, bevor man sie entzünden kann, den sogenannten Flammpunkt. Bei Holz liegt dieser Flammpunkt bei etwa 250°C, bei Papier bei etwa 185°C und beim Benzin bei etwa -20°C. Was passiert also wenn wir ein Holzspan entzünden? Durch die Flamme, die wir zum Anzünden verwenden (z.B. aus einem Feuerzeug), wird das Holz lokal erhitzt bis es 250°C erreicht hat, dann entzündet es sich und produziert selbst Wärme. Reicht diese Wärme aus den Rest des Holzes auch noch zu erwärmen, brennt es von selbst, andernfalls geht es aus. Ein Feuer produziert also nicht nur Wärme, sondern braucht auch welche! Das ist der Grund weshalb kleines Holz sich leichter Entzünden lässt als großes!

Das Brennmaterial hat noch andere Eigenschaften die für uns interessant sind: am wichtigsten ist sicherlich die Feuchtigkeit. Wie wir gesehen haben müssen wir das Holz auf 250°C erhitzen, und dazu muss erst alles Wasser im Holz verdampft werden. Dafür braucht man extrem viel Energie. Ausserdem kann das Brennmaterial sehr dicht sein und gut Wärme leiten (wie z.B. bei Hartholz), dann ist es sehr viel schwieriger es auf die nötige Temperatur zu bringen (dafür gibt es dann hinterher auch wieder sehr viel Energie ab. Hier liegt also der grund dafür dass sich manches Holz besser Anzünden lässt als anderes.

Ein weiterer Physikalischer Effekt ist dass Warme Luft sich ausdehnt, deshalb nicht so dicht ist wie kalte Luft und nach oben steigt. Die Heiße Abluft eines Feuers wird also vor allem nach oben weggetragen. Deshalb brennt ein Feuer auch eher nach oben: die heiße Luft erwärmt das Brennmaterial darüber schneller als die Wärmestrahlung das Brennmaterial darunter. Das lässt sich leicht mit einem Streichholz ausprobieren.

Und Schlußendlich ist es noch wichtig den Unterschied zwischen Temperatur und Energie zu verstehen: Ein Feuer muß nicht unbedingt besonders Heiß sein um große Mengen an Energie zu erzeugen (Holzkohlefeuer), und kann sehr Heiß sein ohne viel Energie zu produzieren (z.B. ein kleines Magnesium-Feuer). Die Energiemenge die ein Feuer freisetzt hängt in erster Linie davon ab wieviel Brennstoff verbrannt wird, was man durch erhöhen der Oberfläche (kleinhacken) und verstärkte Luftzufuhr (Blasen) erreichen kann. Die Temperatur hängt in erster Linie vom Brennstoff und der Luftzufuhr ab.

Nehmen wir einmal ein Beispiel für diese Punkte: wr wollen ein Feuer anzünden. Dazu nehmen wir ein kleines bischen trockenes Papier, trockenen Reisig und gespaltenes Holz. Mit einem Feuerzeug entzünden wir das Papier, was relativ einfach geht weil es trocken ist, leicht und einen niedrigen Flammpunkt hat. Das Papier verbrennt und erzeugt dabei mehr Energei als wir mit dem Feuerzeug produzieren könnten. Diese Energie wird in erster Linie nach oben abgegeben, wo sie das Reisig erhitzt bis es ebenfalls brennt. Dieses wiederrum erzeugt noch mehr Energie die hoffentlich ausreicht um das gespaltene Holz zum Brennen zu bringen. Nachdem das Holz einmal brennt haben wir keine großen Verwendung mehr für Reisig oder Papier, da das einzig gute an diesen Materialien ist dass sie leichter anzuzünden sind als das Holz.

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