B-2-1 燃焼の三要素と燃焼条件
燃焼とは？
燃焼とは、物質が酸素と結合して、熱と光を発生する化学反応のことです。身近な例としては、ガスコンロの火や焚き火などが挙げられます。
燃焼の三要素
燃焼が起こるためには、次の３つの要素が全て揃っている必要があります。これらは「燃焼の三要素」と呼ばれています。
- 可燃性物質: 燃えることができる物質。気体、液体、固体、いずれの状態でも可燃性を持つ物質は存在します。具体例としては、木材、ガソリン、プロパンガスなどが挙げられます。
- 酸素供給源: 可燃性物質が燃えるために必要な酸素を供給するもの。通常は空気中の酸素が利用されます。空気中には約21%の酸素が含まれています。酸素濃度が一定以下になると、燃焼は継続できません。また、酸素ボンベのように高濃度の酸素を供給するものも酸素供給源となります。酸化剤と呼ばれる物質も酸素を供給する役割を果たします。
- 点火源: 可燃性物質を燃焼させるためのエネルギー源。火花、高温の物体、静電気、摩擦熱などが点火源となります。点火源の温度が、可燃性物質の引火点または発火点以上である必要があります。
これらの三要素は、三角形の頂点として図示されることが多く、燃焼の三要素の三角形と呼ばれます。この三角形のいずれか一つの要素が欠けてしまうと、燃焼は起こりません。
燃焼の継続条件
燃焼が一度始まっても、燃焼を継続させるためには、以下の条件を満たす必要があります。
- 連鎖反応の維持: 燃焼は、可燃性物質が酸化される際に発生する活性種が、次の可燃性物質の酸化を誘発するという連鎖反応によって維持されます。この連鎖反応が阻害されると、燃焼は停止します。
- 十分な酸素供給: 燃焼には継続的な酸素の供給が必要です。酸素が不足すると、燃焼速度が低下し、最終的には消火に至ります。
- 熱の維持: 燃焼によって発生する熱が、可燃性物質の温度を引火点以上に保つ必要があります。周囲への放熱によって温度が低下すると、燃焼は停止します。
燃焼の種類
燃焼には様々な種類があります。
- 完全燃焼: 可燃性物質が完全に酸化され、二酸化炭素と水になる燃焼。理想的な燃焼状態であり、有害な物質の発生が少ない。
- 不完全燃焼: 可燃性物質が不完全に酸化され、一酸化炭素やススなどの有害な物質が発生する燃焼。酸素不足や温度不足などが原因で起こる。
- 爆発: 非常に速い速度で燃焼が進行し、急激な圧力上昇を伴う現象。可燃性ガスや粉じんなどが一定の濃度で空気中に存在する場合に起こりやすい。
危険物と燃焼
危険物第4類は、引火性液体であり、燃焼しやすい性質を持っています。そのため、火災予防のためには、燃焼の三要素を理解し、適切な管理を行うことが重要です。
自然発火について
自然発火とは、外部からの点火源なしに、物質自体が蓄熱や酸化などの作用によって発火する現象です。これは、可燃性物質がゆっくりと酸化される過程で熱が蓄積され、最終的に発火点に達することで起こります。油を染み込ませた布などが、積み重ねられた状態で放置されると、自然発火する危険性があります。
このページの要点
- 燃焼には、可燃性物質、酸素供給源、点火源の３つの要素が必要である。
- 燃焼を継続させるためには、連鎖反応の維持、十分な酸素供給、熱の維持が重要である。
- 危険物第4類は引火性液体であり、燃焼しやすい性質を持つため、適切な管理が必要である。
- 自然発火は、外部からの点火源なしに物質が発火する現象であり、注意が必要である。