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• Der Teilnehmer kennt die Voraussetzungen der Verbrennung

• Der Teilnehmer weiß wie bestimmte Stoffe verbrennen

• Der Teilnehmer kennt die Brandklassen

• Der Teilnehmer kann die verschiedenenTemperaturen der Verbrennung benennen

Lernziele

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• Man spricht von einer Oxidation, wenn sich ein Stoffmit Sauerstoff verbindet.

• Bei der Oxidation wird ein Teil der im oxidierendenStoff enthaltenen Energie in Wärmeenergie um-gewandelt.

• Bei langsamen Oxidationen ist die freiwerdende Wärmeenergie sehr gering.

• Bei Schnellen Oxidationen tritt sehr viel Wärme auf.Meistens in Verbindung mit einer Lichterscheinung.Man spricht von einer Verbrennung.

Oxidation und Verbrennung

•Aktivierung

•Aufbereitung

•Wärme

•Licht

•Verluste

Oxidation und Verbrennung

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Oxidation

Langsamer VerlaufSchneller Verlauf

(Verbrennung)

Rosten von Eisen

Verwesen von organischenStoffen

Stoffwechsel im menschlichenKörper

Glühen von Holzkohle

Erdgasflamme

Explosion von aufgewirbeltemStaub

Ges

chw

indi

gkei

t

Oxidation und Verbrennung

Oxidation

• Eine Oxidation ist eine Reaktion eines Stoffesmit Sauerstoff, wobei der Sauerstoff als Oxidations-mittel wirkt.

Verbrennung

• Das Brennen ist eine selbständig ablaufendeReaktion zwischen einem brennbaren Stoff undSauerstoff. Im Verlauf dieser Reaktion wird Energiein Form von Wärme und Licht frei.

Zusammenfassung Oxidation und Verbrennung

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• Das Feuer ist die äußere, sichtbare Begleiterscheinungeiner Verbrennung.

• Je nach Aggregatzustand des brennbaren Stoffs kanndas Feuer in verschiedenen Erscheinungsformen,nämlich als Flamme und / oder Glut, auftreten.

• Feuer ist der Oberbegriff sowohl für bestimmungs-gemäßes Brennen (Nutzfeuer) als auch für nichtbestimmungsgemäßes Brennen (Schadenfeuer).Unter einem Brand ist stets ein Schadenfeuer zuverstehen.

Erscheinungsformen der Verbrennung

• gasförmige Stoffe (Gase oder Dämpfe)Verbrennung mit Flammenbildung

• flüssige Stoffe (nach dem Übergang in den gas-förmigen Aggregatzustand)Verbrennung mit Flammenbildung

• feste StoffeVerbrennung mit FlammenbildungVerbrennung mit GlutbildungVerbrennung mit Glut- und Flammenbildung

Erscheinungsformen der Verbrennung

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Nutzfeuer / Schadenfeuer

Glut Flamme

Feste Stoffe

Flüssigkeiten

Gase / Dämpfe

schmelzen

verdampfen

sublimieren

Erscheinungsformen der Verbrennung

Voraussetzungen der Verbrennung

Stoffliche Voraussetzungen Energetische Voraussetzungen

Brennbarer Stoff Sauerstoff

Mengenverhältnis

Zünd- bzw.Mindestverbrennungstemperatur Katalysator

Voraussetzungen der Verbrennung

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• Brennbare Stoffe sind gasförmige, flüssige oderfeste Stoffe einschließlich Dämpfe, Nebel und Stäube,die im Gemisch oder im Kontakt mit Sauerstoff zumBrennen angeregt werden können.

• Brennbare Stoffe können in drei verschiedenenAggregatzuständen vorliegen. Unter Einwirkung vonEnergie kann ein Stoff seinen Aggregatzustand ver-ändern.

Brennbare Stoffe

gasförmig

flüssigfestschmelzen

erstarren

sublimieren

resublimieren kondensieren

verdampfen

Brennbare Stoffe

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• Stoffe, die ein ähnliches Brandverhalten aufweisen,werden in Brandklassen zusammengefasst. DieseEinteilung dient der Zuordnung der Löschmittel zuden brennbaren Stoffen.

Brandklassen

Brandklasse Form/Zustand Erscheinungsbild

bei der Verbrennung

Beispiele

Brennbare feste Stoffe

Flammen und/oder Glutbildung

Stroh, Holz, Kohle, Papier, Kunststoff

Brennbare flüssige oder flüssig werdende Stoffe

Flammenbildung Benzin, Diesel, Öl, Alkohol, Teer, Lack, Kerzenwachs

Brennbare Gase Flammenbildung Erdgas, Acetylen, Propan, Butan, Methan

Brennbare Metalle und Legierungen

Glutbildung Aluminium, Stahl-wolle, Natrium, Magnesium

Brände von Speiseölen und -fetten

Flammenbildung Speiseöle, Frittenfett

Brandklassen

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• In diese Brandklasse gehören Brände fester,meist kohlenstoffhaltiger Stoffe. Feste zersetzlicheStoffe gehen aufgrund von Wärmeeinwirkung zumTeil in den gasförmigen Zustand über und verbrenn-en daher mit einer Flammenbildung. Je nach Ver-hältnis zwischen Oberfläche zur Masse des brenn-baren Stoffes besteht die Gefahr der Staub-explosion.

Brandklasse A – brennbare feste Stoffe

• In diese Klasse gehören Brände flüssiger und beiErwärmung flüssig werdenden brennbaren Stoffen.Die flüssigen Stoffe verdampfen, bevor sie schließlichmit einer Flammenbildung verbrennen. Die flüssigwerdenden Stoffe schmelzen dagegen zunächstund gehen dann in die Dampfphase über.

• Kennzahlen: Flammpunkt, Verdunstungszahl,Explosionsgrenzen

Brandklasse B – brennbare flüssige Stoffe

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• Alle Brände brennbarer Gase, deren Siedepunktbei normalen Atmosphärendruck unter 20°C liegt,gehören in die Brandklasse C.

• Auch in dieser Klasse sind die sicherheits-technischen Kennzahlen von einer besonderenBedeutung

Brandklasse C – brennbare Gase

• Die brennbaren Metalle verbrennen mit Temperaturenvon 2000-3000°C.

• Hauptsächlich Leichtmetalle

Brandklasse D – brennbare Metalle und Legierungen

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• Brände von Speiseölen/-fetten (pflanzliche oder tierische Öle und Fette) in Frittier- und Fettbackgeräten und anderen Kücheneinrichtungen

• Besonders problematisch sind Fettbrände deshalb, weil Löschversuche mit Wasser fast zwangsläufig zur Fettexplosion führen

Brandklasse F – Speiseöle und -fette

• Der Sauerstoff ist der Reaktionspartner jeder Ver-brennung und somit neben dem brennbaren Stoffdie zweite fundamentale Voraussetzung für eineVerbrennung.

• Sauerstoff ist ein farbloses, geruchloses, geschmack-loses und nicht brennbares Gas.

• chemisches Zeichen: O bzw. O2

• Liegt zu ca. 21 Vol.-% in der Umgebungsluft vor.

Sauerstoff

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• Wenig Sauerstoff � langsame Verbrennung

• Viel Sauerstoff � schnelle Verbrennung

• Zur Aufrechterhaltung einer Verbrennung ist eineMindestsauerstoffkonzentration notwendig.Die jeweiligen Sauerstoffgrenzen hängen von denvorliegenden brennbaren Stoffen sowie von demVerhältnis Oberfläche zu Masse des brennbarenStoffes ab.

• Die meisten brennbaren Stoffe benötigen eineMindestsauerstoffkonzentration von ca. 15 Vol.-% O2

Sauerstoff

• Unter dem Mengenverhältnis versteht man dasjeweils vorliegende Verhältnis der Menge desbrennbaren Stoffes zu der Menge des Sauerstoffs.

• Je besser die stöchiometrische Zusammensetzungaus dem brennbaren Stoff und dem Sauerstoff ist,desto rascher verläuft die Verbrennung.

• Das optimale Mengenverhältnis wird eingegrenztvon der unteren und oberen Explosionsgrenze.

Mengenverhältnis

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ExplosionsbereichGemisch zu mager Gemisch zu fett

0 100Vol.-% in Luft

Untere Explosionsgrenze(UEG)

Obere Explosionsgrenze(OEG)

• An der unteren Explosionsgrenze (UEG) ist ein erst-maliges Eintreten der Verbrennung möglich.

• An der oberen Explosionsgrenze (OEG) ist das letzt-malige Eintreten der Verbrennung möglich.

Mengenverhältnis - Explosionsgrenzen

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Acetylen

Benzin

CO

UEGEXOEG

Mengenverhältnis - Explosionsgrenzen

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• Brennbare Flüssigkeiten brennen nicht selber,sondern nur ihre Dämpfe. Flüssigkeiten geben beijeder Temperatur Dämpfe ab, d.h. sie verdunstenständig. Bevor nun eine Zündung und Verbrennungerfolgen kann, muss eine ausreichende Dampf-konzentration über der Flüssigkeitsoberfläche vor-handen sein.

• Definition: Der Flammpunkt einer brennbarenFlüssigkeit ist die niedrigste Flüssigkeits-temperatur, bei der sich genügend Dämpfeentwickeln, die durch Fremdzündung ent-flammt werden können. Nach der Ent-zündung erlischt die Flamme wieder.

Flammpunkt

Der Flammpunkt einer brennbaren FlüssigkeitDer Flammpunkt einer brennbaren Flüssigkeit

Flammpunkt

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• Definition: Der Brennpunkt einer brennbarenFlüssigkeit ist die Temperatur, bei dersich Dämpfe in einer solchen Menge bilden, dass nach ihrer Entzündungdurch eine Zündquelle ein selbständigesWeiterbrennen erfolgt.

Brennpunkt

Gefahrklasse A I :Flüssigkeiten mit Flammpunkt unter 21°C

Gefahrklasse A II :Flüssigkeiten mit Flammpunkt von 21°C bis 55°C

Gefahrklasse A III :Flüssigkeiten mit Flammpunkt über 55°C bis 100°C

Gefahrklasse B :Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt unter 21°C, die sich bei 15°C in Wasser lösen oder deren brennbareflüssige Bestandteile sich bei 15°C in Wasser lösen

VbF – Verordnung brennbare Flüssigkeiten

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• Neben den erwähnten stofflichen Voraussetzungen,bedarf es bei den meisten Reaktionen dem Zuführeneiner Zündenergie.

• Zur Abschätzung der erforderlichen Energie gibt mandie Temperatur an, auf die das Gemisch aus brenn-barem Stoff und Sauerstoff erwärmt werden muss, umden Verbrennungsvorgang einzuleiten.

• Diese Temperatur bezeichnet man als Zündtemperaturoder Zündpunkt.

Zündtemperatur

• Zündtemperatur einer explosionsfähigen Atmos-phäre ist die niedrigste Temperatur einer erwärmtenWand, an der die am leichtesten entzündbareAtmosphäre gerade noch zum Brennen mit Flammen-erscheinung angeregt wird.

• Zündtemperatur bei festen brennbaren Stoffen ist dieniedrigste Temperatur, die zum entzünden desStoffes ausreicht.

• Man unterscheidet die Fremdzündung und die Selbstentzündung.

Zündtemperatur

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• Ist die Verbrennung eingeleitet, so ist eine Mindest-energie notwendig, damit die Verbrennungsreaktionselbständig weiterläuft.

Zündenergie

Aufbereitungdes Brennstoffs

Aktivierung derReaktion

Reaktionswärme

Mindestverbrennungstemperatur

Zusammenfassung der Temperaturen

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• Durch die Anwesenheit eines geeigneten Katalysatorswird die Aktivierungsenergie und somit die Zünd-temperatur sowie die Mindestverbrennungstemperaturstark herabgesetzt.

• Ein Katalysator kann eine unmögliche Reaktionnicht möglich machen.

• Katalysatoren bilden sich während der Verbrennungs-reaktion zurück.

Katalysator