Warum Frauen schneller frieren - Alltagsphänomene wissenschaftlich erklärt

Freund und Feind (S. 102-103)

Warum löscht Wasser Feuer?

Frage von Phillip L. aus Celle

«Wohltätig ist des Feuers Macht, wenn sie der Mensch bezähmt, bewacht.» Dass das Feuer für den Menschen nicht nur Segen, sondern auch Verhängnis sein kann, das wusste schon Friedrich Schiller. Offenes Feuer, dessen Macht nicht mehr «bezähmt» werden kann, ist gefährlich und muss gelöscht werden – am sichersten und schnellsten geht das mit dem Löschmittelklassiker Wasser.

Damit ein gewöhnliches Stück Kaminholz überhaupt brennen kann, muss ihm zunächst Energie in Form von Wärme zugeführt werden, etwa durch die heiße Flamme eines Streichholzes. Die Zündtemperatur von Holz liegt bei ungefähr 300 Grad Celsius. Die Hitze der Flamme sorgt dafür, dass die Feststoffe des Holzes zerbrechen und in einen gasförmigen Zustand übergehen. Beim Holz sind dies diverse Fette und Harze, vor allem aber die Zellulose, eine langkettige Molekülverbindung aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Denn nur die brennbaren Gase des Holzes können mit dem Sauerstoff der Luft reagieren und sich bei ausreichend hoher Temperatur entzünden. So erklärt sich, warum ein massiver Holzscheit schwerer zu entflammen ist als die gleiche Masse fein gemahlener Sägespäne: Gegenüber dem Holzscheit besitzen die Späne eine viel größere Oberfläche, so können sich größere Gasmengen erheblich schneller mit dem reaktionsfreudigen Sauerstoff der Umgebung verbinden. Verteilt sich dieser Holzstaub in der Luft, kann es im Extremfall sogar zu einer Explosion kommen.

Hat die Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches erst einmal begonnen, lässt die entstehende Verbrennungswärme immer mehr Gase aus dem Inneren des Holzes verdampfen. Der Brand nährt sich dann von selbst. Dieser Kreislauf endet erst, wenn alle im benötigt das Kaminholz also den ständigen Nachschub an Energie und Sauerstoff – und genau den unterbricht das Wasser. Kommen die Wassertropfen mit den entflammten Gasen an der Oberfläche des Holzes in Kontakt, verdampfen sie schlagartig und entziehen dem Feuer dabei einen Großteil seiner Wärmeenergie. Hier hilft dem Wasser eine besondere physikalische Eigenschaft: Mehr als jeder andere flüssige oder feste Stoff wehrt es sich dagegen, seinen Temperaturzustand zu verändern. Grund dafür ist der besonders starke Zusammenhalt zwischen den einzelnen Molekülen.

Der Energieaufwand, um diese Anziehungskräfte zu überwinden, ist enorm. Das Resultat: In kürzester Zeit hat das Wasser dem Feuer so viel Energie entzogen, dass sich das Holz unter die Entzündungstemperatur abgekühlt hat. Die Bildung neuer Gase wird so verhindert, und die Flamme erlischt. Professionelle Feuerbekämpfer machen sich aber noch einen weiteren Löscheffekt des Wassers zu Nutze: Um Brände in schwer zugänglichen Bereichen wie Treppenhäusern oder Autobahntunnels wirkungsvoll zu bekämpfen, zerstäuben sie das Wasser unter Hochdruck zu feinstem Nebel.

Dieser Wassernebel kühlt den Brandherd bis in die hinterste Ecke und verdrängt dabei einen Teil des Sauerstoffs. Ohne genügend Sauerstoff kann aber kein Feuer auf Dauer brennen. Die erstickende Wirkung entfaltet sich umso besser, je kleiner der Durchmesser der Tröpfchen ist, denn damit wächst deren luftverdrängende Oberfläche. Aber Wasser ist nicht immer das geeignete Löschmittel. Beim klassischen Fettbrand in der Bratpfanne etwa kann dessen Einsatz sogar gefährlich werden. Der aufsteigende Dampf des Löschwassers reißt kleinste Öltröpfchen mit sich und vermischt diese mit dem Sauerstoff der Umgebung: eine hochexplosive Mixtur, die mit einer Stichflamme schlagartig verbrennt. Hier hilft nur eins, Deckel drauf und abwarten, bis der Brand wegen Sauerstoffmangels eingegangen ist.