Tại sao dập lửa bằng nước nóng lại tốt hơn nước lạnh?

Khi xảy ra hỏa hoạn, nhiệt độ của nước dập lửa rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của việc dập tắt đám cháy. Tuy nhiên, yêu tố này lại thường bị bỏ qua trong thực tế.

Người ta thường cho rằng nước lạnh sẽ giúp dập tắt đám cháy nhanh hơn. Nhưng trên thực tế, nước nóng giúp dập đám cháy hiệu quả hơn so với nước lạnh hay nước ở nhiệt độ thường. Điều này do tác động từ nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt dung cao và nhiệt ẩn hóa hơi cao của nước. Trước khi tìm hiểu sâu hơn, bạn có biết nguyên lý dập tắt đám cháy của nước không?

Vì sao nước có thể dập lửa?

Lửa là con quái vật ba đầu. Để tiểu diệt con quái vật này một cách hiệu quả, bạn chỉ cần cắt một trong ba cái đầu của nó. Ba cái đầu bao gồm nhiệt, nguồn nhiên liệu và nguồn oxi. Ngoài ra, đôi lúc còn có cái đầu thứ tư cũng khá quan trọng là phản ứng dây chuyền. Việc tác dụng nhiệt vào bất cứ nhiên liệu nào cùng với sự có mặt của chất oxi sẽ gây ra một đám cháy. Một khi xuất hiện đám cháy, nó sẽ tự động đốt cháy mọi nguyên liệu xung quanh nó; phản ứng này xảy ra tự động và lan rộng liên tục nên được gọi là phản ứng dây chuyền.

Ngắt một trong ba yếu tố gây ra lửa trên sẽ khá khó khăn. Với yếu tố đầu tiên, để loại bỏ nhiệt, chúng ta cần phải có vật liệu hấp thụ nhiệt. Nó sẽ giúp giảm lượng nhiệt có sẵn để duy trì phản ứng dây chuyền. Tiếp theo, nguyên liệu là mọi thứ có thể cháy được.

Tuy nhiên, việc loại bỏ nguyên liệu không thể dập tắt đám cháy ngay lập tức, mà nó sẽ khiến đám cháy không tiếp tục lan rộng. Cuối cùng, lửa cần oxi để "thở" và tiếp tục "tấn công". Nếu không được cung cấp oxy, đám cháy sẽ lụi dần và sau đó nó sẽ "chết".

Nước dập tắt đám cháy bằng cách cắt một lúc hai cái đầu của con quái vật này, là nhiệt và nguồn oxy. Khi phun nước vào đám cháy, đầu tiên nó sẽ hạ nhiệt độ của lửa. Nước sẽ hấp thụ nhiệt và chuyển sang dạng hơi. Sau đó, hơi nước sẽ tạo thành một màn chắn giữa lửa và oxi có trong không khí.

Cắt nguồn oxi của đám cháy cũng là một phương pháp chữa cháy hiệu quả. Đây chính là nguyên lý dập lửa của bình chữa cháy. Khi phun khí CO2 từ bình chữa cháy, đám mây CO2 sẽ cắt đứt nguồn oxi từ không khí giúp làm tắt ngọn lửa.

Vì sao nước nóng dập lửa tốt hơn nước lạnh?

Nước là chất lỏng giúp dập lửa tốt hơn rất nhiều loại chất lỏng khác nhờ vào tính chất hóa học của nó, đặc biệt là nhiệt dung và nhiệt ẩn hóa hơi. Nhiệt dung là chỉ số nhiệt lượng cần để tăng 1 độ K. Nước là một trong những chất tự nhiên có nhiệt dung cao nhất.

Bạn cần đến 4,182 J/kg để có thể tăng nhiệt độ của nước lên 1 độ K. Vì vậy một lượng lớn nhiệt sẽ bị nước hấp thụ khi được phun vào đám cháy để làm tăng nhiệt độ của nó.

Tuy nhiên, hấp thụ nhiệt để tăng nhiệt độ chỉ là một phần trong cơ chế làm mát.

Nhiệt lượng bị hấp thụ khi nước chuyển từ dạng lỏng sang hơi còn lớn hơn rất nhiều so với con số 4,182 J/kg và khiến quá trình làm mát hiệu quả hơn. Khi nước đạt nhiệt độ sôi ở 100 độ C, nhiệt lượng được hấp thụ không còn được dùng để tăng nhiệt độ nữa mà chúng dùng để phá vỡ mối liên kết giữa các phân tử nước.

Nhiệt lượng cần để phá liên kết giữa các phân tử từ đó chuyển từ thể lỏng sang thể khí được gọi là nhiệt ẩn hóa hơi. Nhiệt ẩn hóa hơi của nước rất cao, khoảng 2.260 kJ/kg.

Khi sử dụng nước lạnh, nước cần một thời gian để tăng nhiệt độ đến khi sôi. Khi nước gần đạt nhiệt độ sôi, khoảng thời gian đến khi sôi sẽ ngắn lại. Vì vậy, nhiệt ẩn hóa hơi cao của nước sẽ "tham chiến" sớm hơn khi dùng nước nóng so với nước lạnh, do đó, nhiệt lượng mà nước nóng hấp thụ cũng nhanh hơn. Thêm nữa, việc nước bốc hơi nhanh hơn sẽ giúp tạo ra hàng rào cắt nguồn oxi và nguyên liệu cho đám cháy sớm hơn.

Sự kết hợp giữa khả năng hấp thụ nhiệt lớn hơn khi chuyển thành dạng hơi và tạo thành hàng rào nhanh hơn khiến nước nóng có thể dập tắt đám cháy nhanh hơn so với dùng nước lạnh.

Kết luận

Về mặt khoa học, nước nóng dường như có thể chữa cháy hiệu quả hơn so với nước lạnh, nhưng chắc hẳn bạn sẽ thắc mắc nó hiệu quả hơn bao nhiêu so với khi dùng nước lạnh hay nước ở nhiệt độ thường đúng không?

Thật sự là sự khác biệt dường như quá nhỏ để cân nhắc, đặc biệt là trong hoàn cảnh hỏa hoạn đang xảy ra. Tuy nhiên, nếu trong tương lai bạn thấy một đám cháy khi trong tay đang có một bình nước nóng thì đừng ngần ngại tạt nó vào đám cháy nhé.

Nhưng bạn cũng cần phải cẩn thận khi sử dụng nước với những đám cháy do chập điện và hóa chất. Nước có thể dẫn điện do đó nó sẽ giúp đám cháy lan ra rộng hơn thay vì dập tắt nó. Với những đám cháy hóa chất, có thể có những chất nhẹ hơn hơi nước bay ra ngoài hàng rào và tiếp tục nhận oxi từ môi trường.

Minh Bảo (Theo Science ABC)