Ein Holzfeuer im Freien
Das Entzünden und Löschen eines Holzspänehaufens

Feuer ist die rasche Oxidation eines Brennstoffs im exothermen chemischen Prozess der Verbrennung , wobei Wärme , Licht und verschiedene Reaktionsprodukte freigesetzt werden . [ 1 ] [ a ] Flammen , der sichtbarste Teil des Feuers, entstehen bei der Verbrennungsreaktion, sobald der Brennstoff seine Zündtemperatur erreicht . Flammen von Kohlenwasserstoffbrennstoffen bestehen hauptsächlich aus Kohlendioxid, Wasserdampf, Sauerstoff und Stickstoff. Bei ausreichender Hitze können die Gase ionisiert werden und Plasma bilden . [ 2 ] Farbe und Intensität der Flamme hängen von der Art des Brennstoffs und der Zusammensetzung der umgebenden Gase ab . [ 3 ]

Feuer kann in seiner häufigsten Form zu Großbränden führen , die dauerhafte Sachschäden verursachen können. Brände haben weltweit direkte Auswirkungen auf landbasierte Ökosysteme. Zu den positiven Effekten von Feuer zählen die Förderung des Pflanzenwachstums und die Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts. Negative Auswirkungen sind Gefahren für Leben und Eigentum, Luftverschmutzung und Wasserverschmutzung. [ 4 ] Wenn Feuer schützende Vegetation zerstört , kann starker Regen Bodenerosion verursachen . [ 5 ] Die Verbrennung von Vegetation setzt Stickstoff in die Atmosphäre frei, im Gegensatz zu anderen Pflanzennährstoffen wie Kalium und Phosphor , die in der Asche verbleiben und schnell wieder in den Boden eingearbeitet werden. [ 6 ] [ 7 ] Dieser Stickstoffverlust führt zu einer langfristigen Verringerung der Bodenfruchtbarkeit. Er kann jedoch durch stickstoffbindende Pflanzen wie Klee , Erbsen und Bohnen , durch die Zersetzung von Tierkot und Kadavern sowie durch natürliche Phänomene wie Blitzeinschläge ausgeglichen werden .

Das Feuer ist eines der vier klassischen Elemente und wurde von den Menschen in Ritualen , in der Landwirtschaft zur Rodung von Land, zum Kochen, zur Erzeugung von Wärme und Licht, zur Signalgebung, zum Antrieb, zum Schmelzen , Schmieden , zur Abfallverbrennung , zur Einäscherung und als Waffe oder Mittel der Zerstörung eingesetzt .

Zur Vorbeugung , Bekämpfung, Eindämmung und Löschung von Bränden wurden verschiedene Technologien und Strategien entwickelt, wobei die Berufsfeuerwehr eine führende Rolle spielt. Beispielsweise entstehen die meisten Wohnungsbrände durch unbeaufsichtigtes Kochen , wobei Zigaretten eine Hauptursache darstellen. Rauchmelder und Sprinkleranlagen reduzieren die Schäden durch Wohnungsbrände erheblich. [ 8 ]

Etymologie

Das Wort „fire“ stammt vom altenglischen „ fȳr“ und hat Verwandte in vielen germanischen und anderen indogermanischen Sprachen . [ 9 ] Die urgermanische Nominativform wird als * fōr rekonstruiert und stammt vom protoindogermanischen * péh²wr ab . [ 9 ] Im Mittelenglischen existierte die alternative Schreibweise „ fier“ , die in „fiery“ erhalten geblieben ist . [ 10 ] Das Wort „ignite“ leitet sich vom klassischen lateinischen „ignis“ (Feuer) ab. [ 11 ] Der griechische Begriff für Feuer, „pyr “, findet sich in Wörtern wie „pyroclastisch“ oder „pyrotechnisch“ . [ 12 ]

Geschichte

Fossilienbestand

Die ersten fossilen Belege für Feuer finden sich mit der Entstehung einer landlebenden Flora im mittleren Ordovizium vor 470  Millionen Jahren . [ 13 ] Diese Landpflanzen trugen große Mengen Sauerstoff zur Atmosphäre bei, indem sie ihn als Stoffwechselprodukt freisetzten. Sobald die Sauerstoffkonzentration 13 % überstieg, ermöglichte dies Waldbrände . [ 14 ] [ 15 ] Waldbrände sind erstmals im späten Silur vor 420  Millionen Jahren durch Fossilien verkohlter Pflanzen belegt. [ 16 ] [ 17 ] Abgesehen von einer umstrittenen Lücke im späten Devon ist Holzkohle seitdem ununterbrochen vorhanden. [ 17 ] Der atmosphärische Sauerstoffgehalt korreliert eng mit der Menge an Holzkohle im Fossilienbestand, was eindeutig darauf hindeutet, dass Sauerstoff der Schlüsselfaktor für die Häufigkeit von Waldbränden war. [ 18 ] Auch das Feuer trat häufiger auf, als Gräser vor etwa 6 bis 7 Millionen Jahren in vielen Ökosystemen dominant wurden . [ 19 ] Sie boten hervorragendes Zundermaterial für eine schnellere Ausbreitung des Feuers. [ 18 ] Dieses weitverbreitete Auftreten von Waldbränden könnte einen positiven Rückkopplungsprozess ausgelöst haben , der ein wärmeres und trockeneres Klima hervorbrachte, das Feuer begünstigte. [ 18 ] Feuer ermöglichte es den Menschen, in kälteren Gebieten und dunklen Höhlen zu leben. Es schützte sie auch vor gefährlichen Tieren. Es führte zu Veränderungen in der Ernährung und ermöglichte den Menschen eine abwechslungsreichere Ernährung. [ 20 ]

Menschliche Kontrolle

Die durch den Einfluss von vom Menschen verursachten Bränden auf der Erde gekennzeichnete Epoche der Erdgeschichte wird als Pyrozän bezeichnet . Diese Epoche umfasst die Verbrennung fossiler Brennstoffe , insbesondere für technologische Zwecke. [ 21 ]

Frühe menschliche Kontrolle

Karte
Archäologische Stätten mit frühen menschlichen Feuernutzungen aus der ROAD-Datenbank (CC BY-SA 4.0 ROCEEH)

Die Fähigkeit, Feuer zu beherrschen, bedeutete eine dramatische Veränderung im Leben der frühen Menschen. [ 22 ] Durch das Entzünden von Feuer zur Erzeugung von Wärme und Licht konnten die Menschen Nahrung zubereiten , wodurch sich gleichzeitig die Vielfalt und Verfügbarkeit von Nährstoffen erhöhte und Krankheiten durch die Abtötung pathogener Mikroorganismen in der Nahrung reduziert wurden. [ 23 ] Die erzeugte Wärme half den Menschen auch, sich bei Kälte warm zu halten und ermöglichte ihnen so das Leben in kühleren Klimazonen. Feuer hielt zudem nachtaktive Raubtiere fern. Belege für gelegentlich gekochte Nahrung finden sich bereits vor einer  Million Jahren [ 24 ] , was darauf hindeutet, dass Feuer kontrolliert genutzt wurde. [ 25 ] [ 26 ] Andere Quellen datieren die regelmäßige Nutzung auf vor 400.000 Jahren. [ 27 ] [ 28 ] Belege dafür werden vor etwa 50.000 bis 100.000 Jahren weit verbreitet, was auf eine regelmäßige Nutzung ab diesem Zeitpunkt schließen lässt; etwa zur gleichen Zeit begann sich in menschlichen Populationen eine Resistenz gegen Luftverschmutzung zu entwickeln. [ 27 ] Die Nutzung des Feuers wurde zunehmend ausgefeilter, da es bereits vor Zehntausenden von Jahren zur Herstellung von Holzkohle und zur Kontrolle von Wildtieren eingesetzt wurde. [ 27 ] [ 29 ]

In Südafrika wird Essen in einem Kessel über offenem Feuer zubereitet .

Mit der Einführung des Getreideanbaus während der Jungsteinzeit nutzten Menschen weltweit Feuer als Mittel zur Landschaftspflege . Diese Brände waren typischerweise kontrollierte Brände oder „kühle Brände“ im Gegensatz zu unkontrollierten „heißen Bränden“, die den Boden schädigen. Heiße Brände zerstören Pflanzen und Tiere und gefährden Gemeinschaften. [ 30 ] Dies ist insbesondere in den heutigen Wäldern ein Problem, wo traditionelle Brandrodung unterbunden wird, um das Wachstum von Nutzhölzern zu fördern. Kühle Brände werden in der Regel im Frühjahr und Herbst durchgeführt. Sie lichten das Unterholz und verbrennen Biomasse , die bei zu hoher Dichte einen heißen Brand auslösen könnte. Sie schaffen eine größere Vielfalt an Lebensräumen, was die Wild- und Pflanzenvielfalt fördert. Der Mensch macht dichte, unpassierbare Wälder durchquerbar. [ 31 ]

Eine weitere Anwendung von Feuer im Landschaftsmanagement ist die Rodung von Land für die Landwirtschaft. Brandrodung ist in weiten Teilen des tropischen Afrikas, Asiens und Südamerikas noch immer verbreitet. Für Kleinbauern sind kontrollierte Brände eine praktische Methode, um verwilderte Flächen zu roden und Nährstoffe aus der Vegetation wieder in den Boden einzubringen. [ 32 ] Diese nützliche Strategie ist jedoch auch problematisch. Bevölkerungswachstum, Waldfragmentierung und der Klimawandel machen die Erdoberfläche anfälliger für immer größere, unkontrollierte Brände. Diese schädigen Ökosysteme und die menschliche Infrastruktur, verursachen Gesundheitsprobleme und setzen Kohlenstoff und Ruß in die Atmosphäre frei, was die Erwärmung weiter verstärken und somit wiederum zu mehr Bränden führen kann. Weltweit brennen heute jährlich bis zu 5 Millionen Quadratkilometer – eine Fläche, die mehr als halb so groß ist wie die Vereinigten Staaten. [ 32 ]

Spätere menschliche Kontrolle

Das Lyzeum im Jahr 1861
Der Große Brand von London (1666) und Hamburg nach vier Brandbombenangriffen im Juli 1943, bei denen schätzungsweise 50.000 Menschen ums Leben kamen [ 33 ].

Über weite Strecken der Geschichte versuchten Kulturen, die Natur und die Eigenschaften der Materie durch die Annahme von vier (oder fünf) klassischen Elementen zu erklären , zu denen auch das Feuer gehörte . Mit der Weiterentwicklung des wissenschaftlichen Verständnisses nach dem Mittelalter wurde diese Philosophie durch die Lehre von den chemischen Elementen und ihren Wechselwirkungen ersetzt. Die klassischen Elemente entsprachen nun den Aggregatzuständen : fest, flüssig, gasförmig und Plasma. [ 34 ]

Im 17. Jahrhundert untersuchte Jan Baptist van Helmont die Verbrennung und entdeckte, dass beim Verbrennen von Holzkohle ein Gas namens „Sylvestris“ oder „Wildgeist“ freigesetzt wird. [ 35 ] Dies wurde 1667 von Johann Joachim Becher in die Phlogistontheorie und 1697 von Georg Ernst Stahl formalisiert ; ein Konzept, das das alchemistische Denken fast zwei Jahrhunderte lang stark beeinflussen sollte. [ 36 ] Antoine Lavoisier wies nach, dass bei der Verbrennung keine Substanz freigesetzt, sondern vielmehr etwas aufgenommen wird. [ 35 ] 1777 schlug Lavoisier eine neue Verbrennungstheorie vor, die auf der Reaktion eines Stoffes mit einem Bestandteil der Luft, den er „Sauerstoff“ nannte, basierte. Bis 1791 hatten sich Lavoisiers chemische Konzepte unter jungen Wissenschaftlern weit verbreitet, und die Phlogistontheorie wurde verworfen. [ 37 ]

Brennholz verbrennt in einem Holzofen zu Asche und Kohle , 2025

Feuer wird seit Jahrhunderten als Folter- und Hinrichtungsmethode eingesetzt [ 38 ] , wie der Tod durch Verbrennen sowie Folterinstrumente wie der eiserne Stiefel belegen [ 39 ] , der über offenem Feuer erhitzt werden konnte und dem Träger qualvolle Schmerzen zufügte [ 40 ] .

Es gibt zahlreiche moderne Anwendungen von Feuer. Im weitesten Sinne wird Feuer von nahezu jedem Menschen auf der Erde täglich in kontrollierter Umgebung genutzt. Fahrer von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verwenden Feuer bei jeder Fahrt. Wärmekraftwerke liefern Strom für einen Großteil der Menschheit, indem sie Brennstoffe wie Kohle , Öl oder Erdgas entzünden und die entstehende Hitze nutzen, um Wasser zu Dampf zu erhitzen, der dann Turbinen antreibt . [ 41 ]

Verwendung im Krieg

Der Einsatz von Feuer in der Kriegsführung hat eine lange Geschichte . Feuer bildete die Grundlage aller frühen thermischen Waffen , darunter Brandvorrichtungen , erhitzte Geschosse und Rauchbomben. Diese Waffengattung spielte insbesondere in Seeschlachten und Belagerungen eine wichtige Rolle . Die byzantinische Flotte nutzte Griechisches Feuer , um Schiffe und Soldaten anzugreifen. [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]

Die Erfindung des Schießpulvers in China führte zur Entwicklung der Feuerlanze , eines Flammenwerfers aus der Zeit um 1000 n. Chr., einem Vorläufer der mit brennendem Schießpulver betriebenen Projektilwaffen . [ 45 ] Die ersten modernen Flammenwerfer wurden von der Infanterie im Ersten Weltkrieg eingesetzt , erstmals von deutschen Truppen gegen verschanzte französische Truppen bei Verdun im Februar 1915. [ 46 ] Im Zweiten Weltkrieg wurden sie später erfolgreich auf gepanzerten Fahrzeugen montiert. [ 47 ]

Im Spanischen Bürgerkrieg der 1930er Jahre wurden handgeworfene Brandbomben aus Glasflaschen eingesetzt, die später als Molotowcocktails bekannt wurden. [ 48 ] Während dieses Krieges wurden Brandbomben von faschistischen italienischen und nationalsozialistischen deutschen Luftstreitkräften gegen Guernica eingesetzt, die eigens zur Unterstützung der Nationalisten Francos aufgestellt worden waren . [ 49 ]

Während des Zweiten Weltkriegs setzten die Achsenmächte und die Alliierten Brandbomben ein , insbesondere auf Coventry , Tokio , Rotterdam , London , Hamburg und Dresden . In den beiden letztgenannten Fällen wurden absichtlich Feuerstürme erzeugt, bei denen ein Feuerring um die jeweilige Stadt durch einen Aufwind , der von einem zentralen Brandherd erzeugt wurde, nach innen gezogen wurde. [ 50 ] Die US-Luftwaffe setzte in den letzten Kriegsmonaten Brandbomben in großem Umfang gegen japanische Ziele ein und zerstörte ganze Städte, die hauptsächlich aus Holz- und Papierhäusern bestanden. Das Brandmittel Napalm wurde im Juli 1944, gegen Ende des Zweiten Weltkriegs , eingesetzt, erlangte aber erst im Vietnamkrieg öffentliche Aufmerksamkeit . [ 51 ]

Produktive Energienutzung

Ein Kohlekraftwerk in China

Die Verbrennung von Brennstoffen wandelt chemische Energie in Wärmeenergie um; Holz wird seit prähistorischen Zeiten als Brennstoff genutzt . [ 52 ] Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass in den letzten Jahrzehnten fast 80 % des weltweiten Stroms durchgehend aus fossilen Brennstoffen wie Erdöl , Erdgas und Kohle stammten. [ 53 ] Das Feuer in einem Kraftwerk wird genutzt, um Wasser zu erhitzen und so Dampf zu erzeugen, der Turbinen antreibt . Die Turbinen treiben wiederum einen Generator an , der Strom erzeugt. [ 54 ] Feuer wird auch genutzt, um durch Wärmeausdehnung direkt mechanische Arbeit zu verrichten , sowohl in Verbrennungsmotoren mit externer als auch mit interner Verbrennung . [ 55 ]

Die nach einem Brand verbleibenden , nicht brennbaren festen Überreste eines brennbaren Materials werden als Schlinker bezeichnet, wenn ihr Schmelzpunkt unterhalb der Flammentemperatur liegt, sodass sie beim Abkühlen schmelzen und dann erstarren, und als Asche, wenn ihr Schmelzpunkt oberhalb der Flammentemperatur liegt. [ 56 ]

Physikalische Eigenschaften

Chemie

Die ausgeglichene chemische Gleichung für die Verbrennung von Methan , einem Kohlenwasserstoff

Feuer ist ein chemischer Prozess, bei dem ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel reagieren und dabei Kohlendioxid und Wasser entstehen . [ 57 ] Dieser Prozess, die sogenannte Verbrennungsreaktion , verläuft nicht direkt, sondern über Zwischenprodukte . [ 57 ] Obwohl typischerweise Sauerstoff als Oxidationsmittel dient, können auch andere Verbindungen diese Rolle übernehmen. So kann beispielsweise Chlortrifluorid Sand entzünden . [ 58 ]

Brände entstehen, wenn ein brennbarer oder entzündlicher Stoff in Kombination mit einer ausreichenden Menge eines Oxidationsmittels wie Sauerstoffgas oder einer anderen sauerstoffreichen Verbindung (es gibt jedoch auch sauerstofffreie Oxidationsmittel wie Chlor) [ 59 ] einer Wärmequelle oder einer Umgebungstemperatur oberhalb des Flammpunkts des Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisches ausgesetzt ist und eine schnelle Oxidationsrate aufrechterhalten kann, die eine Kettenreaktion auslöst . Dies wird gemeinhin als Brandtetraeder bezeichnet . [ 60 ] Ein Feuer kann nicht entstehen, wenn nicht alle diese Elemente vorhanden und im richtigen Verhältnis vorliegen. Beispielsweise entzündet sich eine brennbare Flüssigkeit nur, wenn Brennstoff und Sauerstoff im richtigen Verhältnis zueinander stehen. [ 59 ] Manche Brennstoff-Sauerstoff-Gemische benötigen einen Katalysator , eine Substanz, die bei Zugabe während der Verbrennung in keiner chemischen Reaktion verbraucht wird , aber die Verbrennung der Reaktanten beschleunigt. [ 61 ]

Sobald ein Feuer entzündet ist, setzt eine Kettenreaktion ein, durch die es sich selbst aufrechterhalten kann. Dies geschieht durch die kontinuierliche Freisetzung von Wärmeenergie während der Verbrennung, wodurch sich das Feuer ausbreiten kann, sofern kontinuierlich Oxidationsmittel und Brennstoff zugeführt werden. [ 62 ] Ist der Sauerstoff aus der Umgebungsluft das Oxidationsmittel, ist die Schwerkraft [ 63 ] oder eine ähnliche, durch Beschleunigung hervorgerufene Kraft notwendig, um Konvektion zu erzeugen . Diese transportiert die Verbrennungsprodukte ab und führt dem Feuer Sauerstoff zu. Ohne Schwerkraft umgibt sich ein Feuer rasch mit seinen eigenen Verbrennungsprodukten und nicht-oxidierenden Gasen aus der Luft, die den Sauerstoff verdrängen und das Feuer löschen . Daher ist das Brandrisiko in einem Raumfahrzeug während des Gleitflugs gering . [ 64 ] [ 65 ] Dies gilt nicht, wenn dem Feuer Sauerstoff durch einen anderen Prozess als thermische Konvektion zugeführt wird.

Das Feuertetraeder

Ein Feuer kann gelöscht werden , indem man eines der Elemente des Feuertetraeders entfernt. [ 59 ] Betrachten wir beispielsweise eine Erdgasflamme, wie sie von einer Herdplatte stammt. Folgendes kann das Feuer löschen:

  • Abschalten der Gaszufuhr, wodurch die Brennstoffquelle entfernt wird;
  • die Flamme vollständig bedecken, wodurch die Flamme erstickt wird, da die Verbrennung sowohl den verfügbaren Oxidationsmittel (den Sauerstoff in der Luft) nutzt als auch diesen aus dem Bereich um die Flamme herum durch CO 2 verdrängt ;
  • Anwendung eines Inertgases wie Kohlendioxid , wodurch die Flamme durch Verdrängung des verfügbaren Oxidationsmittels erstickt wird; [ 66 ]
  • Anwendung von Wasser, das dem Feuer schneller Wärme entzieht, als das Feuer sie erzeugen kann [ 67 ] (ähnlich verhält es sich, wenn man kräftig auf eine Flamme bläst; dadurch wird die Wärme des aktuell brennenden Gases von seiner Brennstoffquelle verdrängt, was zum gleichen Ergebnis führt); oder
  • Die Anwendung eines verzögerungsfördernden chemischen Mittels wie Halon ( in einigen Ländern seit 2023 weitgehend verboten ) auf die Flamme verlangsamt die chemische Reaktion selbst, bis die Verbrennungsgeschwindigkeit zu gering ist, um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten. [ 68 ]

Im Gegensatz dazu wird ein Feuer durch Erhöhung der Gesamtverbrennungsrate verstärkt. Zu den Methoden hierfür gehören das Einstellen des stöchiometrischen Verhältnisses von Brennstoff und Oxidationsmittel [ 59 ] , die Erhöhung der Brennstoff- und Oxidationsmittelzufuhr in diesem ausgewogenen Gemisch, die Erhöhung der Umgebungstemperatur, damit die Eigenwärme des Feuers die Verbrennung besser aufrechterhalten kann, oder die Zugabe eines Katalysators, eines nichtreaktiven Mediums, in dem Brennstoff und Oxidationsmittel leichter reagieren können.

Flamme

Die Flamme einer Kerze

Eine Diffusionsflamme ist ein Gemisch aus reagierenden Gasen und Feststoffen, das sichtbares, infrarotes und mitunter ultraviolettes Licht emittiert. Das Frequenzspektrum dieses Lichts hängt von der chemischen Zusammensetzung des brennenden Materials und der Reaktionszwischenprodukte ab. Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen , beispielsweise Holz, oder der unvollständigen Verbrennung von Gasen erzeugen glühende Feststoffpartikel, sogenannter Ruß, das bekannte rot-orange Leuchten des Feuers. [ 69 ] [ 70 ] Dieses Licht besitzt ein kontinuierliches Spektrum . Die vollständige Verbrennung von Gasen führt zu einer schwachen blauen Färbung [ 71 ] , die auf die Emission von Strahlung einer einzigen Wellenlänge durch verschiedene Elektronenübergänge in den angeregten Molekülen der Flamme zurückzuführen ist.

Üblicherweise ist Sauerstoff beteiligt, aber auch die Verbrennung von Wasserstoff in Chlor erzeugt eine Flamme, wobei Chlorwasserstoff (HCl) entsteht. [ 72 ] Weitere mögliche Kombinationen, die Flammen erzeugen, sind unter anderem Fluor mit Wasserstoff [ 73 ] und Hydrazin mit Distickstofftetroxid . [ 74 ] Wasserstoff- und Hydrazin-/ UDMH- Flammen sind ähnlich hellblau, während die Verbrennung von Bor und seinen Verbindungen, das Mitte des 20. Jahrhunderts als hochenergetischer Treibstoff für Strahl- und Raketentriebwerke untersucht wurde , eine intensive grüne Flamme erzeugt, was zu seinem inoffiziellen Spitznamen „Grüner Drache“ führte. [ 75 ]

Ein kontrolliertes Abbrennen in den Nordwest-Territorien zeigt die temperaturbedingten Farbunterschiede der Flammen. Die heißesten Stellen in Bodennähe erscheinen gelblich-weiß, während die kühleren oberen Bereiche rot erscheinen.

Das Leuchten einer Flamme ist komplex. Schwarzkörperstrahlung wird von Ruß-, Gas- und Brennstoffpartikeln emittiert, wobei die Rußpartikel zu klein sind, um sich wie perfekte Schwarzkörper zu verhalten. Zusätzlich emittieren deexzitierte Atome und Moleküle in den Gasen Photonen . Ein Großteil der Strahlung liegt im sichtbaren und infraroten Bereich. Die Farbe hängt bei der Schwarzkörperstrahlung von der Temperatur und bei den Emissionsspektren von der chemischen Zusammensetzung ab . [ 76 ]

Feuer wird von der Schwerkraft beeinflusst. Links: Flamme auf der Erde; rechts: Flamme auf der ISS

Die übliche Flammenverteilung unter normalen Schwerkraftbedingungen beruht auf Konvektion , da Ruß, wie bei einer Kerze , unter normalen Schwerkraftbedingungen nach oben steigt und die Flamme gelb färbt. In der Mikrogravitation oder Schwerelosigkeit [ 77 ] , wie sie beispielsweise im Weltraum herrscht , findet keine Konvektion mehr statt, und die Flamme nimmt eine kugelförmige Gestalt an. Sie neigt dazu, blauer zu werden und effizienter zu brennen (kann aber erlöschen, wenn sie nicht gleichmäßig bewegt wird, da sich das bei der Verbrennung entstehende CO₂ in der Mikrogravitation nicht so leicht verteilt und die Flamme erstickt). Für diesen Unterschied gibt es mehrere mögliche Erklärungen. Die wahrscheinlichste ist, dass die Temperatur so gleichmäßig ist, dass sich kein Ruß bildet und eine vollständige Verbrennung stattfindet. [ 78 ]

Experimente der NASA zeigen, dass Diffusionsflammen in der Mikrogravitation eine höhere vollständige Oxidation von Ruß ermöglichen als Diffusionsflammen auf der Erde. Dies ist auf eine Reihe von Mechanismen zurückzuführen, die sich in der Mikrogravitation anders verhalten als unter normalen Schwerkraftbedingungen. [ 79 ] Diese Erkenntnisse bergen Potenzial für Anwendungen in Wissenschaft und Industrie , insbesondere im Hinblick auf die Kraftstoffeffizienz .

Typische adiabatische Temperaturen

Die adiabatische Flammentemperatur eines gegebenen Brennstoff-Oxidationsmittel-Paares ist die Temperatur, bei der die Gase eine stabile Verbrennung erreichen.

Feuerwissenschaft

Die Brandwissenschaft ist ein Teilgebiet der Physik , das sich mit dem Verhalten, der Dynamik und der Verbrennung von Feuer befasst . Zu den Anwendungsgebieten der Brandwissenschaft gehören Brandschutz , Brandursachenermittlung und Waldbrandmanagement .

Ökologie

Jedes natürliche Ökosystem an Land hat sein eigenes Brandregime , und die Organismen in diesen Ökosystemen sind an dieses Brandregime angepasst oder von ihm abhängig. Feuer schafft ein Mosaik aus verschiedenen Lebensrauminseln , die sich jeweils in einem anderen Stadium der Sukzession befinden . [ 83 ] Verschiedene Pflanzen-, Tier- und Mikrobenarten spezialisieren sich auf die Nutzung eines bestimmten Stadiums, und durch die Schaffung dieser unterschiedlichen Lebensrauminseln ermöglicht Feuer einer größeren Artenvielfalt in einer Landschaft. [ 84 ] Klimaveränderungen können das Risiko von Waldbränden in einer Region erheblich beeinflussen. [ 85 ]

Brandbekämpfung

In den meisten entwickelten Gebieten gibt es Feuerwehren, die unkontrollierte Brände löschen oder eindämmen. Ausgebildete Feuerwehrleute nutzen Löschfahrzeuge , Wasserversorgungseinrichtungen wie Wasserleitungen und Hydranten oder, je nach Brandursache, Schaummittel der Klassen A und B. [ 86 ] [ 87 ]

Die Früherkennung eines Waldbrandes kann durch einen Feuerwächter erfolgen, der von einem eigens dafür errichteten Turm aus die Lage beobachtet . Der Einsatz dieser Türme erreichte 1938 seinen Höhepunkt und ist seitdem rückläufig; die meisten Brandüberwachungsarbeiten werden heute mithilfe von Infrarotsensoren und Flugzeugen durchgeführt. [ 88 ] Von einem Feuerwächter geleitete Löschflugzeuge können zur Bekämpfung von Waldbränden eingesetzt werden. Sie dienen in erster Linie der Unterstützung der Bodentruppen. [ 89 ]

Management-, Präventions- und Schutzsysteme

Ein verlassenes Kloster in Quebec steht in Flammen

Die Kontrolle eines Feuers zur Optimierung seiner Größe, Form und Intensität wird allgemein als Feuermanagement bezeichnet . Fortgeschrittenere Formen des Feuermanagements, wie sie traditionell (und teilweise noch heute) von erfahrenen Köchen, Schmieden , Eisenschmieden und anderen praktiziert werden, erfordern hohes Fachwissen . Dazu gehört das Wissen um den geeigneten Brennstoff, dessen Anordnung, das Schüren des Feuers in der Anzünd- und Erhaltungsphase, die Regulierung von Hitze, Flammen und Rauch je nach Bedarf, das optimale Vorbereiten eines Feuers zum späteren Wiederaufflammen sowie die Auswahl, Konstruktion und Modifizierung von Öfen, Kaminen, Backöfen oder Industrieöfen . Ausführliche Darstellungen des Feuermanagements finden sich in verschiedenen Büchern über Schmiedekunst, erfahrenes Campen , militärische Aufklärung und Hauswirtschaft . [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]

Programme zur Waldbrandprävention weltweit setzen Techniken wie die gezielte Nutzung von Waldbränden und kontrollierte Brände ein . [ 93 ] Unter gezielter Nutzung von Waldbränden versteht man jedes natürlich entstandene Feuer, das überwacht, aber kontrolliert abgebrannt wird. Kontrollierte Brände sind Feuer, die von Regierungsbehörden unter weniger gefährlichen Wetterbedingungen entzündet werden. [ 94 ]

Die Brandverhütung zielt darauf ab, Zündquellen zu reduzieren. Sie umfasst auch die Aufklärung darüber, wie Brände vermieden werden können. [ 95 ] In Gebäuden, insbesondere in Schulen und Hochhäusern, werden häufig Brandschutzübungen durchgeführt , um die Bevölkerung über das richtige Verhalten im Brandfall zu informieren und sie darauf vorzubereiten. Das vorsätzliche Legen von Bränden mit zerstörerischer Wirkung stellt Brandstiftung dar und ist in den meisten Rechtsordnungen strafbar. [ 96 ]

Die Bauordnung fordert passive und aktive Brandschutzsysteme, um Brandschäden zu minimieren. Eine gängige Form des aktiven Brandschutzes sind Sprinkleranlagen . [ 97 ] Um den passiven Brandschutz von Gebäuden zu optimieren, werden Baumaterialien und Einrichtungsgegenstände in den meisten Industrieländern auf Feuerbeständigkeit , Brennbarkeit und Entflammbarkeit geprüft . [ 98 ] Auch Polstermöbel , Teppiche und in Fahrzeugen und Schiffen verwendete Kunststoffe werden getestet.

Studien haben gezeigt, dass funktionierende Rauchmelder das Sterberisiko bei Bränden um 50 % senken und Sprinkleranlagen die Sterblichkeit sogar um 100 % reduzieren können. [ 8 ] Auch feuerfeste Kleidung, Betten und Sofas verringern nachweislich das Verletzungsrisiko bei Bränden. [ 8 ] In den Vereinigten Staaten sind Kochgeräte , insbesondere unbeaufsichtigtes Kochen, die häufigste Ursache für Wohnungsbrände . [ 99 ] Schätzungen zufolge sind Zigaretten und andere Rauchwaren für etwa 28 % der Wohnungsbrände verantwortlich, bei denen Polstermöbel in Brand geraten, und für etwa 58 % der Todesfälle bei solchen Bränden. [ 100 ] Durch Zigaretten verursachte Brände sind zudem tödlicher und weisen höhere Sterblichkeitsraten auf als Brände, die sich von offenen Flammen ausbreiten. [ 101 ] Die Verwendung von feuerfesten Zigaretten geht mit einem Rückgang der durch Zigaretten verursachten Brände um 45 % einher. [ 102 ]

Wo Brandschutz- und Brandverhütungsmaßnahmen den Schaden nicht verhindern konnten, kann eine Feuerversicherung die finanziellen Folgen abmildern. [ 103 ]

In der Kultur

Eine Feuerlaufzeremonie​

Feuer ist seit dem Altpaläolithikum ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Kultur . [ 104 ] Archäologische Funde belegen, dass die Feuerverehrung seit der Vorgeschichte weit verbreitet war ; entsprechende Bauwerke datieren mindestens aus der Kupfersteinzeit . Der Zoroastrismus ist eng mit dieser Praxis verbunden. In manchen Gesellschaften galt das Feuer als Gottheit , in anderen als Manifestation des Göttlichen . [ 105 ] Das Feuer in einer Feuerstelle wurde als Symbol des Himmelsfeuers wahrgenommen und ist daher in feuerverehrenden Kulturen ein heiliger Bestandteil. [ 106 ] Der Ursprung des Feuers wurde Gegenstand der Mythologie. In der altgriechischen Kultur war der Titan Prometheus dafür verantwortlich, das Himmelsfeuer zu stehlen und es der Menschheit zu bringen. [ 105 ]

Die Verwendung eines Scheiterhaufens als Bestattungsritual lässt sich im Westen mindestens bis in die Zeit des antiken Roms zurückverfolgen [ 107 ] und auf dem indischen Subkontinent bis vor etwa 4000 Jahren [ 108 ] . Die Einäscherung von Leichen ist eine in einigen Kulturen, darunter auch im Hinduismus, seit Langem praktizierte Tradition. Nach anfänglichem religiösem Widerstand in einigen Ländern verbreitete sich diese Praxis im 19. Jahrhundert zunehmend und ist heute weit verbreitet [ 109 ] . In manchen Ländern ist die Selbstverbrennung nach wie vor üblich [ 110 ] .

Die Symbolik des Feuers ist bis heute von Bedeutung. Wo Holz im Überfluss vorhanden ist, wird das Freudenfeuer oft zu Feierlichkeiten entzündet, häufig im Rahmen einer Tradition. Ein Beispiel hierfür ist die Guy-Fawkes-Nacht in England. [ 111 ] Auch in den Vereinigten Staaten ist das Grillen eine mit Feuer verbundene kulturelle Tradition. [ 112 ] Das Abbrennen von Feuerwerkskörpern hat sich zu einem modernen Brauch entwickelt, um den Jahreswechsel zu feiern . [ 113 ] Im Gegensatz dazu wird die Bücherverbrennung als Protestform eingesetzt, sei es aus politischen, religiösen oder moralischen Gründen. [ 114 ] Das Verbrennen von Strohpuppen hat eine ähnliche Bedeutung, wie beispielsweise beim jährlichen Judasverbrennungsritual . [ 115 ]

Dem Menschen fehlt eine instinktive Faszination für Feuer, doch in modernen Gesellschaften kann es bei Erwachsenen aus Neugierde eine Rolle spielen. In Gesellschaften, in denen Feuer zum Alltag gehört, verlieren Kinder aufgrund regelmäßiger Konfrontation mit ihm im Alter von etwa sieben Jahren das Interesse daran. [ 116 ] Brandstiftung ist die vorsätzliche Inbrandsetzung eines Gebäudes. Ein davon getrenntes, aber verwandtes Verhalten ist die Pyromanie , eine Impulskontrollstörung, bei der Betroffene wiederholt dem Impuls, absichtlich Feuer zu legen, nicht widerstehen können. [ 117 ] Im Gegensatz dazu steht die Pyrophobie , eine irrationale Angst vor Feuer. Diese Angststörung ist eine seltenere Phobie. [ 118 ]

Siehe auch

Referenzen

Anmerkungen

  1. ^ Langsamere oxidative Prozesse wie Rosten oder Verdauung sind von dieser Definition nicht umfasst.

Zitate

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Weiterführende Literatur