Warum setzt eine Erhöhung der Temperatur von etwas wie Holz oder Papier sie nicht in Brand?

Bevor Sie Ihre Frage beantworten, ist es wichtig zu verstehen, wie ein festes Material entzündet wird. Bei Brennstoffen, die Wasserstoff und Kohlenstoff wie Papier enthalten, ist die Zündung ein Gasphasenphänomen. Es ist nicht der Feststoff selbst, der sich entzündet. Bevor ein fester Stoff gezündet werden kann, muss er teilweise in ein flüchtiges (brennbares) Gas umgewandelt werden. Dies erfordert in der Regel Wärme. Es sind die brennbaren Gase an der Oberfläche des Festkörpers, die sich tatsächlich entzünden, nicht der Festkörper selbst. Der Prozess der Zersetzung eines Feststoffs zur Erzeugung von brennbarem Gas wird als Pyrolyse bezeichnet. Die zündfähigen gasförmigen Pyrolyseprodukte müssen im richtigen Verhältnis mit Sauerstoff (Luft) gemischt werden, um in den sogenannten brennbaren Bereich zu gelangen.

Die Zündung des durch die Erwärmung des Papiers entstehenden Gas-Luft-Gemisches kann auf zwei Arten erfolgen. Wenn Sie die Temperatur des Gemischs weiter erhöhen, kann es seine sogenannte Selbstentzündungstemperatur erreichen und sich entzünden. Dies wäre der Mechanismus für das Buch auf einer erhitzten Pfanne. Alternativ kann das Gemisch auch gezündet werden, indem es einer Zündquelle wie einer externen Flamme oder einem Lichtbogen ausgesetzt wird. Das wäre Ihr Buch, umgeben von Luft und einer Flamme ausgesetzt. Die Temperatur des Gemischs, bei der dies auftritt, wird Pilotzündungstemperatur oder Flash-Zündungstemperatur genannt. Im Allgemeinen ist die Temperatur der vorgesteuerten (Blitz-)Zündung niedriger als die Temperatur der automatischen (Selbst-)Zündung.

Um auf Papier und Ihr Buch zurückzukommen, @StudyStudy erwähnte Fahrenheit 451. Das (233 ° C) ist zufällig die Selbstentzündungstemperatur von Papier, die durch das gleichnamige Buch populär gemacht wurde. Der ursprüngliche Test zur Bestimmung dieser Temperatur stammt aus ASTM 1929 „Standard Test Method for Determining Ignition Temperatures of Plastics“, obwohl der Test nicht auf Kunststoffe beschränkt ist. Die pilotierte (Blitz-)Zündungstemperatur unter Verwendung des ASTM-Tests beträgt etwa 177°C, was niedriger ist als die Selbstzündungstemperatur.

Betrachten wir nun Ihr Buch auf einer Pfanne. Da sich über der Pfanne keine Flamme oder Lichtbogen befindet, wäre jede auftretende Zündung eine Selbstzündung. Unter Berücksichtigung aller anderen Faktoren erfordert die Selbstzündung, wie oben erwähnt, dass das Gas höhere Temperaturen aufweist als die Zündung mit einer Pilotquelle (Flamme oder Lichtbogen). Darüber hinaus tritt Erwärmung auf der Unterseite des Buches auf. Ein Großteil dieser Wärme wird von der erhitzten Oberfläche durch Wärmeleitung in die Masse des Buches sowie durch Konvektion an die Umgebungsluft geleitet. Die meisten gasförmigen Pyrolyseprodukte, die am Boden entstehen können, werden daran gehindert, sich mit Luft zu vermischen, die für die Zündung unerlässlich ist. Die Umgebungsluft über der Pfanne verdünnt jene gasförmigen Produkte, die an der Bodenfläche entweichen. Was Sie wahrscheinlich bekommen, ist ein Buch mit einem verkohlten Boden, aber ohne flammende Zündung.

Wenn das Buch von Luft umgeben ist, die einer externen Flamme ausgesetzt ist, kann die viel höhere Flammentemperatur schnell sowohl eine Pyrolyse (thermische Zersetzung) als auch eine Entzündung der entstehenden Dämpfe verursachen.

Hoffe das hilft.

Die Pfanne beginnt bei Raumtemperatur, sagen wir 20°C. Die Gasflamme beginnt bei etwa 2000 °C. Die Zündtemperatur von Papier liegt bei etwa 200°C.

Die Flamme kann also das Papier sofort entzünden, aber die Pfanne kann dies nicht sofort, weil sie sich erhitzen muss. Die Pfanne kann das Papier entzünden, wenn die Flamme die Pfanne und das Papier auf die Zündtemperatur erhitzen kann. Je nach Pfanne ist es jedoch möglich, dass sich die Pfanne nicht auf die Zündtemperatur des Papiers erwärmt, wenn sie schnell genug Wärme an die Umgebungsluft abgibt.