"Рукописи не горят!" – писал известный русский прозаик и драматург М. Булгаков. На самом деле легендарная цитата не имеет никакого отношения к реальным фактам. Огонь с легкостью превращает волокнистый материал в пепел, а температура воспламенения бумаги зависит от ее сорта, влажности воздуха, уровня кислорода в атмосфере и мощности источника тепла.
Суть процесса
С точки зрения науки горение является химической реакцией окисления, в результате которой выделяется тепло, оксид углерода, водород и другие газообразные вещества. Продукты сгорания мы наблюдаем в виде дыма с резким, специфическим запахом. Обычно бумага воспламеняется при наличии окислителя и источника зажигания, но возможно и самовоспламенение. В качестве окислителя выступает кислород, его должно быть не менее 14 % в воздухе.
Сухие бумажные листы или рулоны можно поджечь от открытого пламени, искры электрического или механического происхождения, накаленного предмета. Поглощение бумаги огнем начинается с экзотермической реакции, если вовремя ничего не предпринять, то инициированный зажиганием процесс не затухает и вскорости переходит в устойчивое горение.
Характерные особенности
Как известно, для промышленного производства бумаги используют древесину, волокна хлопка, льна, сено или вторсырье (макулатуру). На первичном этапе переработки в разваренной древесной массе, которой суждено стать материалом для письма, рисования и прочих нужд человека, находится до 95 % воды. После сушки бумага становится плотной, гладкой и чувствительной к огню.
Различные способы печати предъявляют свои требования к листам по плотности, фактуре, цвету, поэтому температура воспламенения бумаги немного отличается в зависимости от ее типа. Так, чтобы загорелась фотография, градусы по шкале Цельсия должны превысить отметку 365 °C. Для получения глянцевого материала в состав добавляют смолу, что способствует ускорению термохимической реакции.
Если хозяйка на кухне имеет дело с материалом из целлюлозы жирного помола, который не обязательно предварительно промасливать, то температура воспламенения бумаги для запекания будет составлять 170 °С. Но, как правило, коэффициент жаростойкости "профессиональных" пекарских пленок с силиконовой пропиткой гораздо выше (до 250-300 °С). Специальная огнеупорная бумага почти не поддерживает горение, обладает хорошей механической прочностью, термостойкое волокно способно выдержать температуру свыше 1 000 °С.
Температура воспламенения бумаги по Цельсию
В России и ряде других стран, включая европейские, для измерения температуры используют градусы Цельсия, которые также применяются в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином. Андерс Цельсий определил 0 °C как температуру плавления льда, а при 100 °C закипает вода. Что касается температуры воспламенения бумаги, помните знаменитый эпиграф к роману Рэя Брэдбери?
"451 градус по Фаренгейту – температура, при которой воспламеняется и горит бумага."
Уже после публикации книги "451 градус по Фаренгейту" оказалось, что в названии была допущена ошибка: огонь на поверхности бумажных страниц возникает при температуре 451 градус Цельсия, а не по шкале Фаренгейта. Позже автор бестселлера признался, что после консультации со знакомым пожарным попросту спутал температурные эквиваленты.
Температура воспламенения бумаги по Фаренгейту
Жителям Англии и Соединенных Штатов привычнее пользоваться шкалой Фаренгейта, которая названа так в честь физика Габриэля Фаренгейта, где ноль градусов Цельсия - это 32 °F. Длительное время шкалу немецкого ученого применяли во всех англоговорящих странах, однако в конце 70-х годов прошлого века ее практически полностью вытеснила шкала Цельсия. Температурой замерзания воды по Фаренгейту стали + 32°, а температурой кипения + 212°. Путем несложных подсчетов можно определить, что процесс горения бумаги или картона запускается, если сухой материал нагреть до 843 градусов по Фаренгейту.
Возгорание или воспламенение: в чем разница
Возгорание считается началом горения бумаги под воздействием источника зажигания. По сути, это стартовый механизм, после которого начинается цепная реакция. Если успеть вовремя отреагировать, то можно ликвидировать возгорание без посторонней помощи.
Воспламенение всегда сопровождается устойчивым пламенем, при этом выделяется свет и теплота, необходимая для поддержания огня. Наибольшую опасность представляет разрыхленная бумага: она достаточно пропитана кислородом, чтобы разжечься от искры или теплоты местного нагрева. К средней температуре возгорания бумаги можно прибавить или отнять несколько градусов, в зависимости от качества волокна и условий горения.
Метод измерения высоких температур
Измерение температуры пламени имеет свои специфические особенности и трудности. Чтобы определить температуру воспламенения бумаги или любого другого горючего материала, нужен пирометр. Его еще называют инфракрасным термометром или термодетектором. Различают оптические, радиационные и спектральные пирометры. Электронное приспособление незаменимо в тех случаях, когда к огню вплотную не подобраться.
Пирометр - это точный инженерный прибор, который предназначен для измерения мощности теплового излучения бесконтактным способом. Устройство служит отличной альтернативой контактным средствам, им дистанционно вычисляют температуру раскаленных объектов или используют в качестве теплолокаторов в различных производственных сферах. Установить, при какой температуре воспламеняется бумага, можно с помощью низкотемпературного пирометра.
Возможно ли самовоспламенение
Резкое самоускорение экзотермических реакций без внешнего воздействия пламени или раскаленного тела ведет к самовоспламенению. Температура самовоспламенения бумаги находится в районе 450 °С. При определении показателя учитывают степень влажности материала, его состав, наличие или отсутствие пигментных красителей. Проще говоря, "костер" из макулатуры способен разжечься самостоятельно, когда температура окружающей среды достигнет критического уровня.
Понижение влажности воздуха и увеличение концентрации кислорода в очаге горения, влияют на температуру самовоспламенения, снижая ее. К тепловому самовозгоранию склонны промасленные листы бумаги после высыхания, а вот ленты в рулонах горят неохотно. Если выделяется тепло и дым, но пламя отсутствует, процесс называют тлением.
К слову, иллюзионисты в своих представлениях нередко используют самовоспламеняющуюся бумагу. Например, лист, пропитанный перекисью натрия, быстро и ярко загорается при контакте с небольшим количеством воды. Зрелище весьма эффектное, но довольно опасное, поэтому без определенных технических навыков выполнять "фокус" в домашних условиях не рекомендуется.
Не шутите с огнем!
Бумага представляет серьезную опасность в пожарном смысле, она быстро воспламеняется, активно взаимодействует с парами и газообразными продуктами, содержащимися в воздухе, интенсивно горит. В жилых квартирах и домах источником возгорания может стать газовая плита, перегревшийся или неисправный электроприбор, не потушенная спичка, сигарета. Основной причиной бытовых пожаров является человеческая небрежность, несоблюдение элементарных правил безопасности.
Не оставляйте бумагу вблизи отопительных приборов, не перегружайте электросеть. Нельзя подкладывать картонные листы под телевизор, компьютер, зажженные свечи. Чтобы бумага не стала источником пожара, никогда не курите в постели, храните в доме огнетушитель и плотную ткань - с их помощью пламя не успеет перекинуться на соседние предметы. Спецодежда, а также 100 % хлопковая джинсовая ткань плохо воспламеняется.
Даже если бумага загорелась, действуйте рассудительно и не паникуйте. По возможности ликвидируйте сквозняки - доступ свежего воздуха прибавляет силу огню, закройте лицо от едкого дыма влажным платком, выключите из розеток все электроприборы и, захватив важные документы, покиньте помещение. Зная и строго соблюдая правила безопасного поведения, можно предотвратить распространение огня без риска для жизни.
Подведем итоги
Представить повседневную жизнь человечества без книг, журналов, тетрадей, календарей и прочей печатной продукции практически невозможно. Бумага, которая так высоко ценилась в древнем мире, сыграла исключительную роль в развитии литературы и живописи, образовании. Ее нерациональное использование грозит не только уничтожением миллионов деревьев, но и неизбежно приведет к гуманитарной катастрофе в будущем. Бережно относитесь к бумаге, будьте бдительны и осторожны с огнем - так мы сохраним красоту нашей планеты, сделаем мир лучше!
