Читать книгу Verbrennen und Löschen - Roy Bergdoll - Страница 15

Für die Erläuterung der Kennzahlen und Begrifflichkeiten beim Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand und umgekehrt muss man etwas weiter ausholen, da hier Temperatur und vor allem der Luftdruck bzw. der Druck in einem Behälter wesentlich mehr Einfluss auf die Zustandsänderung haben als bei festen Stoffen. Egal welche Flüssigkeit man betrachtet, es gehen selbst bei niedrigen Temperaturen und hohen Umgebungsdrücken (Molekül-)Teilchen aus der Flüssigkeit in die Gasphase über. Man spricht hier vom sogenannten Dampfdruck der Flüssigkeit. Man muss sich vor Augen halten, dass hier Temperatur und Druck gegenläufige Einflüsse haben. Je höher die Temperatur, desto mehr Flüssigkeitsteilchen gehen in die Gasphase über. Wasser dampft beim Erhitzen schon vor Erreichen der 100 °C merklich aus. Ausgelaufenes Benzin ist im Sommer wesentlich schneller von einer Oberfläche verschwunden als im Winter. Dies wird beschleunigt, wenn der Umgebungsdruck zudem noch niedrig ist. Den Einfluss des Druckes kennt jeder, der schon einmal in den Hochalpen Wasser gekocht hat. Der Luftdruck ist geringer (es drückt weniger »Gewicht« der darüberliegenden Luftschichten nach unten), das Wasser kocht schneller. Auf dem Mount Everest kocht Wasser schon bei etwa 70 °C, ein Ei hier hartzukochen ist somit unmöglich. Auch ein Schulexperiment kann hier den Zusammenhang verdeutlichen: Füllt man Wasser in ein Gefäß, aus dem man die Luft herausziehen kann, so wird man feststellen, dass ab einem bestimmten Punkt ein so niedriger Druck erreicht ist, dass Wasser bei Raumtemperatur »kocht«.

Da reine Zahlenwerte für die Feuerwehr meist geringen Nutzen haben, versucht man Relationen zu einem bestimmten Stoff herzustellen. Zur Verdeutlichung des Dampfdrucks wurde nach DIN 53170 der vielen bekannte (Diethyl-)Ether als Bezugsstoff festgelegt und die Verdunstungszahl definiert. Diethylether hat demnach die Verdunstungszahl 1. Ist die Verdunstungszahl eines Stoffes größer 1, so verdunstet der Stoff langsamer, man spricht von einer geringeren Flüchtigkeit als Diethylether. Eine Verdunstungszahl kleiner 1 bedeutet schnelleres Verdunsten, also eine relativ hohe Flüchtigkeit.

Solange kein Behältnis den Austritt der Flüssigkeitsteilchen beschränkt, geht das Verdampfen solange weiter, bis die Flüssigkeit verschwunden ist. In einem Behälter (Kesselwagen, Tankzug, Fass) stellt sich bei gleichbleibender Temperatur irgendwann eine Sättigung des gasförmigen Raums des Behälters mit Stoffteilchen ein, das Verdampfen kommt quasi zum Stillstand, der sogenannte Sättigungsdampfdruck ist erreicht. Wird die Temperatur erhöht, steigt auch der Sättigungsdampfdruck. So kann es zum Beispiel in den Sommermonaten vorkommen, dass bei hohen Außentemperaturen der Sättigungsdampfdruck in einem Kesselwagen oder Tankzug so groß wird, dass der zulässige Betriebsdruck überschritten wird und das Sicherheitsventil anspricht.

Diejenige Temperatur einer Flüssigkeit, bei welcher der Sättigungsdampfdruck dem definierten Normaldruck von 1 013 mbar (Luftdruck auf Meereshöhe) entspricht, nennt man Siedetemperatur, in Feuerwehrkreisen meist auch Siedepunkt genannt. Die Temperatur, bei der bei einem Druck von 1 013 mbar Dampf in die Flüssigphase übergeht, nennt man Taupunkt.

Bei brennbaren Flüssigkeiten gilt es jedoch noch ein paar weiter Begrifflichkeiten bzw. sicherheitstechnische Kennzahlen zu erläutern, sinnvollerweise auf der Temperaturskala von niedrigen Temperaturen zu hohen Temperaturen. Die erste relevante Kennzahl hierzu ist der Flammpunkt. Es handelt sich hierbei um die Temperatur, bei der sich Dämpfe in einer so hohen Konzentration über der Flüssigkeit entwickeln, dass sich das Dampf-Luftgemisch bei Kontakt mit einer Zündquelle entzündet. Der Dampfdruck der Flüssigkeit ist am Flammpunkt so groß, dass es zwar zu einer Entzündung kommt, er ist aber so gering, dass nicht genügend weiterer Dampf entsteht, damit es selbstständig weiterbrennt. Entfernt man die Zündquelle, geht die Flamme wieder aus.

Bild 12: Darstellung unterschiedlicher Flammpunkte in einer nach oben und unten offenen Flammpunktskala (Quelle: Roy Bergdoll)

Ab einer bestimmten Temperatur entwickelt sich über der Flüssigkeit jedoch so viel Dampf, dass sich das Dampf-Luftgemisch beim Kontakt mit einer Zündquelle entzündet und von selbst weiterbrennt. Diesen Temperaturbereich nennt man Brennpunkt. Hält man die Zündquelle am Flammpunkt weiter über die Flüssigkeit, so ist bei vielen brennbaren Flüssigkeiten relativ schnelle der Brennpunkt erreicht. Tabelle 1 zeigt auf, wie nahe zum Teil Flamm- und Brennpunkt beieinanderliegen, so dass eine Unterscheidung von beiden im Feuerwehreinsatz keine wesentliche Rolle spielt.