Що таке вогонь: історія використання та хімічні властивості

Що таке вогонь (Photo: https://en.wikipedia.org/wiki/Fire)

А ви знаєте, що таке вогонь? Ще до винаходу одягу, сільського господарства і навіть колеса наші предки вже експериментували з вогнем.

Звідки ми це знаємо? У 2012 році археологи повідомили, що виявили сліди попелу, згорілих гілочок та кісток тварин – свідчення контрольованого пожежі – під час розкопок печери в Південній Африці. Цим крихітним фрагментам було більше мільйона років, і, ймовірно, це була ручна робота Homo erectus, виду, що передує Homo sapiens (тобто нас з вами).  

   

Ці докази не лише свідчили про те, що наші предки винайшли багаття до того, як винайшли щось інше (можливо, за винятком кам’яних знарядь праці), вчені також виявили, що розпалювання вогню було одним із найперших видів діяльності, щоб змусити нас працювати разом.

Проте ця неймовірно древня практика розведення багаття досі залишається загадковою для багатьох з нас, людей. Кілька місяців тому ми з групою друзів посміялися біля багаття, розуміючи, що ніхто з нас – дорослих, котрі здобули освіту в коледжі – не міг пояснити, що саме являє собою вогонь.

Що таке світло та які його властивості?

Беручи до уваги важливість вогню в історії людства – і що це все ще те, коло чого в більшості країн, що розвиваються, люди зігріваються і готують їжу – ми справді повинні розуміти що таке вогонь.  

Що таке вогонь: трішки історії (Photo: http://ancient-history-to-1800.blogspot.com/)
Що таке вогонь: трішки історії (Photo: http://ancient-history-to-1800.blogspot.com/)

Що таке вогонь: трішки історії

Багаття було монументально важливим для нашої еволюції

“По суті стоянки – це гнізда, створені людьми”, – пише біолог Е. О. Вільсон у “Соціальному завоюванні Землі” . І гнізда – це перший крок до того, щоб стати видом, представники якого піклюються одне за одним. Багаття – це джерело громади.   

Можливо також, що вогонь сприяв нашому когнітивному розвитку. У книзі «Запалювання вогню» біологічний антрополог Річард Врангам стверджує, що багаття – і подальший винахід приготування м’яса та його вживання – були каталізатором, який дозволив нашим предкам розвинути великий мозок. 

“Додаткова енергія [у вареному м’ясі] дала першим кулінарам біологічні переваги”, – пише Врангам. «Вони виживали та розмножувались краще, ніж раніше. Їх гени поширюються. … Відбулися зміни в анатомії, фізіології, екології, історії життя, психології та суспільстві”.  

У ці перші дні, ймовірно, наші предки насправді не знали, що таке вогонь та як розводити багаття. Вони знали лише, як їх утримувати – після удару блискавки розгорався вогонь.     

Що таке вогонь: історія використання та хімічні властивості (Photo: www.fireaction.co.uk)
Що таке вогонь: історія використання та хімічні властивості (Photo: www.fireaction.co.uk)

Неможливість розпалювати багаття вимагала від груп координувати діяльність щодо їх доступу та обслуговування вогню. Така безперервна співпраця тиснула на когнітивні здібності до соціальної толерантності, сприймаючи інших як співробітників у майбутній співпраці …

Пізніше вогонь призведе до таких винаходів, як металургійний комбінат та паровий двигун, що дозволить людям буквально змінити світ на свій смак.

“Вогонь – це один [винахід], що зробив нас”, – розповідає Адріан Бежан, професор термодинаміки та автор книги “Фізика життя” про технологічну еволюцію. “Без вогню ми з вами сьогодні були б нічим”.  

То що таке вогонь? Хімічні властивості

Дивлячись на полум’я, ви бачите результати складної хімічної реакції, яка називається піроліз. Ви бачите, як деревина перетворюється на газ, газ, що запалюється теплом, і викликає світло від збудження електронів.

Ось ще один спосіб як можна подумати про це: весь процес багаття полягає в розриві колоди на якомога більше шматків, витрачаючи енергію як тепло і світло.

Але той, хто намагався запалити цілу колоду лише одним сірником, знає, що для розпалювання вогню потрібно їх багато. Це неможливо зробити за допомогою одного сірника або іскри зі шматка сталі та кременю.

Вам потрібно взяти крихітну частинку енергії і перетворити її на самоокупну реакцію. Кожен компонент деревини повинен поглинати достатньо тепла, щоб розпочати процес піролізу.

Ось як це відбувається: Коли рослинні волокна нагріваються, тканини рослини – переважно з молекули, яка називається целюлоза – починають руйнуватися і руйнуватися. По мірі нагрівання тканин вода витісняється з клітин, і вони потім розпадаються, утворюючи леткі, горючі гази, «як пальник від вашої плити».

Запалюючи ці гази, виділяється деяка кількість енергії, яка потім може бути використана для розщеплення більшої кількості целюлози та утворення більше горючих газів і тепла.

Все це потрібно робити за наявності кисню, оскільки вогонь є реакцією окислення. (Кисень зв’язується з вуглецем у деревині, утворюючи вуглекислий газ, і виділяє тепло та воду).

Як розвести багаття? (Photo: www.target-fire.co.uk/)
Як розвести багаття? (Photo: www.target-fire.co.uk/)

Звуки в житті людини: 4 способи як вони впливають

Запалювання газу продовжує процес руйнування колоди все далі і далі. Усередині цього газу є насправді сотні сполук на основі вуглецю. Деякі з них утворюють сажу, а потім розщеплюються далі у полум’ї. Якщо вогонь ідеально згорить, колода розщепить усі великі молекули на вуглекислий газ та водяну пару. 

Але чому цей процес створює світло?

Воно походить від електронів, що виділяють додаткову енергію – переходячи із збудженого стану в менш збуджений. (Ви знаєте, як метал світиться при нагріванні до розпеченого? Те саме відбувається у полум’ї, але замість металу це крихітні частинки сажі, що поглинають енергію.)

Як розвести багаття?

Для розведення багаття потрібні лише три інгредієнти.

  • Паливо: гілочки, папір, гілки, колоди тощо. 
  • Кисень: Безкоштовний і завжди доступний! 
  • Жар: Сірник повинен зробити свою справу. 

Ці три компоненти називаються «вогневим трикутником», і якщо їх утримувати в рівновазі, багаття буде горіти рівномірно.

Ось декілька загальних правил для розведення багаття.

1) Перше правило розведення багаття – починати з малого.

У вас може виникнути спокуса почати з великих гілок. Але пам’ятайте, сірник або запальничка містять лише крихітну частинку енергії – достатньо для того, щоб довести невеликі гілки або інший розпал до критичної температури, при якій може відбуватися піроліз.

Ваша робота буде спонукати цю крихітну частинку енергії рости повільно та ретельно. Тож почніть із дуже сухого розпалу, трохи соснової хвої та розсипаних шматочків щоденних газет.

Історичне значення вогню: 7 важливих наслідків винаходу

Також пам’ятайте: великі шматки дерева повинні поглинути багато енергії, перш ніж вони загоряться. Якщо в вогні занадто мало тепла, вони не вловлять його. Занадто багато деревини задушить полум’я киснем.

2) Використовуйте найсухіші гілки, які ви можете знайти. 

Обов’язково знайдіть для вогнища найсухіші шматки дерева, оскільки для того, щоб мокрі шматки дерева почали горіти, знадобиться додаткова енергія. 

“Якщо вміст вологи занадто високий, для випаровування води необхідна значна кількість енергії, зменшуючи теплоту деревини, а також знижуючи ефективність згоряння, що, в свою чергу, збільшує димоутворення”, – пояснює журнал ” Хемосфера” 

Мокра деревина також буде виробляти більше диму, що шкідливо для вашого здоров’я та навколишнього середовища (про це нижче).  

3) Почніть з деревини низької щільності. 

Найкраще дерево для розведення багаття – це щось легке, наприклад сосна чи кедр. Вони запаляться найшвидше. (У сосни також багато смоли, яка при пожежі приємно потріскує.) Потім перейдіть до більш щільного дерева, як дуб. Вони починають горіти при набагато більшій енергії, і згорятимуть довше.

Вогонь – як жива істота. Його потрібно годувати, підтримувати і доглядати, інакше він помре.

4) Найкраща форма для багаття – висока і широка.   

Ви можете знайти безліч схем для побудови багать. Але насправді всі ці конструкції зводяться до одного основного правила: розводити багаття високим та шириким.  

Коли вогонь будується у формі піраміди, він буде горіти найдовше часу. Це ідеальний компроміс.

Якщо форма вогню надзвичайно плоска, неглибока, то вогонь не залучає [кисень]. «Плоский вогонь означає слабкий, мізерний вогонь. Ще одна крайня ситуація – мати худий, схожий на палицю вогонь. Худа паличка горить добре, але вона оточена холодним повітрям. Це теж поганий дизайн “.

Але почекайте, чи не погано дихати димом біля багаття?

Так!

Ми дізналися що таке вогонь. Але чому дим небезпечний? Якби багаття горіло ідеально, колода була б повністю зруйнована на вуглекислий газ та водяну пару.

Але більшість пожеж горять не ідеально. І як результат, деревний дим містить багато забруднюючих речовин: хімічні речовини, такі як бензол та формальдегід, а також дрібні частинки, які можуть дратувати легені та очі. Забруднення повітря в приміщенні деревним димом є найбільш смертоносною екологічною небезпекою на планеті.  

Але чим гарячіше горить вогонь, тим більше цих токсичних хімічних речовин можна розбити на простіші та безпечніші. Випалювання сухої деревини також допомагає мінімізувати ці забруднювачі.

Дрібні частинки диму та сажі можуть бути меншими за 2,5 мікрометра – досить крихітні, щоб потрапити в ямки легенів.

“Найбільша загроза для здоров’я від диму – це дрібні частинки”, – попереджає Агентство з охорони навколишнього середовища . «Ці мікроскопічні частинки можуть потрапити у ваші очі та дихальну систему, де вони можуть спричинити проблеми зі здоров’ям, такі як печіння очей, нежить та хвороби, такі як бронхіт. Тонкі частинки також можуть погіршити хронічні захворювання серця та легенів – і навіть пов’язані з передчасною смертю людей із цими захворюваннями ”. 

А як щодо довкілля? Чи є деревний дим забруднювачем?

Частинки деревного диму також можуть сприяти створенню смогу. Наприклад, у Міннесоті, де популярні рекреаційні пожежі на відкритому повітрі, рекреаційний деревний дим становить близько 5 відсотків усіх дрібних частинок, що виділяються в повітря. 

Що стосується викидів вуглекислого газу, деревний дим може бути нейтральним до вуглецю, якщо деревина, яку ви спалюєте, замінюється новим насадженнями. 

Інша небезпека – коли пожежі виходять з-під контролю.

У малому масштабі вогонь передбачуваний. Але коли він іскриться в лісовій пожежі, це зовсім інший звір.

Багато з цих пожеж розпалюються блискавками. 

Але існує декілька розумних порад:

  • Не залишайте багаття без нагляду. Гасіть пожежу водою або повністю їх затушіть, перш ніж вирушати з кемпінгу.
  • Не паркуйте машину на сухій траві. Автомобільні кузови можуть нагріватися досить, щоб розпалити пожежі.
  • Перед тим, як розпалювати багаття у лісі, памятайте про небезпеку пожежі.

Джерело: https://www.vox.com/

Подібні новини