Freiwillige Feuerwehr Mönchhagen

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Wasser

In einer Streichholzschachtel kann man über einer offenen Flamme Wasser zum Kochen bringen: Wasser verdampft, wenn es eine Temperatur von 100 °C hat. Zum Verdampfen braucht es Energie und die holt es sich aus dem umgebenden Wasser, weshalb flüssiges Wasser nicht heißer als 100 °C werden kann. Damit wird aber auch die Streichholzschachtel nicht heißer als 100 °C und erreicht somit nicht die Temperatur, die Papier zum Entzünden braucht.
Trotzdem darf man das Experiment auf keinen Fall unbeaufsichtigt lassen – wenn zu viel Wasser verdampft ist, fängt die Streichholzschachtel nämlich doch an zu brennen!

Man kennt das: Wenn man nass aus dem Schwimmbad steigt, fängt man schnell an zu frieren. Das liegt daran, dass das Wasser auf der Haut verdampft. Die dazu nötige Energie nimmt es der Haut weg und die kühlt ab. Verdampfendes Wasser kühlt also – und darauf beruht die Hauptlöschwirkung von Wasser. Denn flüssiges Wasser wird nicht heißer als 100 °C; wenn es heißer wird, verdampft es und nimmt diese zusätzliche Hitze mit sich. Das brennende Material wird also im Laufe der Zeit auf unter 100 °C abgekühlt und damit liegt die Temperatur unter der Zündtemperatur, also der Temperatur, bei der ein Material anfängt zu brennen.
Da einerseits kleine Tropfen eine größere Oberfläche haben als große und andererseits die Verdampfung sich an der Oberfläche abspielt, hat ein Sprühstrahl eine größere Löschwirkung als ein Vollstrahl. Dafür hat er eine geringere Wurfweite.
Wasser hat auch den Vorteil, dass es über die Wasserversorgung (fast) überall zur Verfügung steht.
Es gibt jedoch einige Fälle, in denen der Einsatz von Wasser nicht ratsam, bzw. sogar gefährlich ist, wie beispielsweise:

– Elektrische Anlagen dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden, da Wasser elektrisch leitfähig ist und so dem Feuerwehrmann einen elektrischen Schlag verpassen könnte.

– Brennendes Metall wird so heiß, dass Wasser nicht nur verdampft, sondern aufgespalten wird in Wasserstoff und Sauerstoff. Im Extremfall kann es dabei zu einer sogenannten Knallgasreaktion zwischen dem Wasserstoff und dem Luftsauerstoff kommen (also einer heftigen Explosion), die Hauptgefahr bildet aber der entstehende Sauerstoff, der das Feuer explosionsartig anheizt.

– Zum Problem bei brennenden Ölen siehe: Fettexplosion

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Netzwasser

Vielleicht haben Sie schon einmal beobachtet, dass Wasser in einen ausgetrockneten Boden nicht sofort einsickert, sondern eine Zeit lang in mehr oder weniger kugelähnlichen Tropfen auf der Oberfläche stehenbleibt. Das hat seine Ursache in der Oberflächenspannung des Wassers. Moleküle einer Flüssigkeit werden von anderen Flüssigkeitsmolekülen angezogen. Im Innern einer Flüssigkeit ziehen von allen Seiten irgendwelche Nachbarmoleküle an ihnen; an der Oberfläche einer Flüssigkeit werden sie jedoch nur nach innen gezogen. Eine Gegenkraft nach außen fehlt. Das führt dazu, dass Flüssigkeiten ihre Oberfläche gegen Luft immer möglichst klein halten wollen, und die kleinstmögliche Oberfläche ist die einer Kugel. Flüssigkeitstropfen sind daher immer kugelförmig (und haben nicht etwa die bekannte Tropfenform). Die Kraft, die dafür sorgt, nennt man die Oberflächenspannung.
Weil das Gießwasser seine Oberfläche gegen Luft klein halten will, zieht es sich zusammen und bleibt in Tropfen auf der Blumenerde stehen. Erst allmählich zerfließen die Tropfen und das Wasser sickert ein.
Beim Blumen gießen kann man ja auch in aller Ruhe warten, bis andere Kräfte wie die zwischen den „Blumenerdemolekülen“ und den Wassermolekülen für das Einsickern sorgen – gilt es dagegen, einen Brand in einem Moorboden oder einem Getreidesilo zu löschen, sollte es etwas schneller gehen. Dazu mischt man dem Löschwasser ein Mittel bei, das dafür sorgt, dass es „entspannter“ ist und eher bereit, die Tropfenform aufzugeben. Es steht dann nicht mehr auf der Erde, sondern breitet sich in einen Film aus und sickert praktisch sofort in den Boden ein. Mit anderen Worten: Es benetzt den Boden. Deshalb nennt man solche Mittel auch Netzmittel (der Begriff hat nichts mit „Netzen“ zu tun, sondern bezieht sich auf die Verbesserung der Benetzung) und das Wasser, dem Netzmittel zugesetzt wurde, heißt Netzwasser. Schaummittel (in sehr niedriger Dosierung) wirken auch als Netzmittel. (Denselben Effekt hat Spülmittel, siehe Fotos)

Die Herabsetzung der Oberflächenspannung hat ihre Ursache im Aufbau der Netzmittelmoleküle. Diese haben ein Ende, das ausgesprochen gern in Wasser badet, und ein extrem wasserscheues Ende. Das wasserscheue Ende will natürlich am liebsten aus dem Wasser herausgucken, weshalb sich an der Wasseroberfläche eine Schicht Netzmittel anlagert, deren wasserscheue Enden alle nach außen ragen. Das Netzmittel hat deshalb das Bestreben, die Oberfläche zur Luft möglichst groß zu halten – die Kugelform kommt also nicht mehr in Frage, weshalb das Netzwasser auch auf dem Boden sofort zerfließt.

Auf einen trockenen Schwamm wurde etwas Wasser gegossen – dieses bleibt als Tropfen auf dem Schwamm liegen (links) und beginnt erst nach mehreren Stunden, allmählich einzusickern. Das mit etwas Spülmittel versetzte Wasser bildet gleich einen breiteren „Fladen“ (Mitte) und versickert binnen weniger Sekunden (rechts).

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Löschschaum

Löschen eines LKW mit Schaum

Schaum ist ein Gemenge aus Luft und einem anderen Stoff – beim Löschschaum ist dies Wasser. Schaum aus Wasser und Luft entsteht schon in schnell und turbulent fließenden Gewässern, wenn Luft unter das Wasser gemischt wird, aber diese Schäume lösen sich sofort wieder auf. Ein Löschschaum soll stabiler sein, deshalb wird dem Wasser ein Schaummittel zugesetzt (ähnlich, wie man dem Badewasser Seife zugibt, um den Badeschaum zu stabilisieren). Die Zumischung des Schaummittels geschieht hinter dem Verteiler über den Zumischer. Dem Wasser-Schaummittel-Gemisch wird dann im Schaumrohr die nötige Luft beigemischt, alles wird stark verquirlt und vorn aus dem Schaumrohr kommt dann Schaum heraus. Je nach Verhältnis zwischen Wasser und Luft unterscheidet man Schwerschaum, Mittelschaum und Leichtschaum (letzterer muss in einem besonderen Leichtschaumgenerator hergestellt werden). Je schwerer der Schaum, desto größer der Wasseranteil und desto kleiner der Luftanteil (desto kleiner die Blasen). Das Mischungsverhältnis Wasser:Schaummittel bleibt jedoch bei allen Schaumarten gleich.
Das Mittelschaumrohr ist kurz und gedrungen und hat große Luftöffnungen, durch die große Luftmengen eingesogen werden. Außerdem enthält es vorn auch noch ein Sieb, den Veredler, der für eine Verwirbelung sorgt und die Blasen verkleinert. Das Schwerschaumrohr ist länger und dünn. Seine Luftöffnungen sind klein, es wird nur wenig Luft angesogen. Außerdem herrschen in dem dünnen Rohr größere Strömungsgeschwindigkeiten, die für eine Verwirbelung und kleine Blasen sorgen.
Schwerschaum haftet auch an senkrechten Wänden und kann weit geworfen werden; Leichtschaum wird rasch verweht und kann daher so gut wie nicht geworfen werden.
Die Löschwirkung von Schaum besteht im Ersticken des Feuers und in der Kühlung (da auch im Schaum Wasser verdampft). Ein Schaumteppich verhindert außerdem das Ausgasen bei brennbaren Flüssigkeiten und verhindert so, dass brennbare oder explosive Gas-Luft-Gemische entstehen. Leichtschaum wird auch eingesetzt, um Räume zu fluten und so brennbare Gase und Sauerstoff aus ihnen zu verdrängen.
Treffen kleine Partikel auf den Schaum, fällt er in sich zusammen – bei gleichzeitigem Einsatz von Löschpulver und Löschschaum wird der Schaum deshalb durch das Pulver zerstört, weshalb dies keinen Sinn macht. Auch Asche zerstört den Schaum.
Auch Hitze vernichtet eine Schaumdecke, deshalb ist es wichtig, einen Brand vollständig zu löschen. Hört man zu früh auf, sodass noch einzelne Flammen vorhanden sind, kann deren Wärme den Schaum zerfallen lassen. Das Feuer breitet sich erneut aus.

Schema einer Luftblase im Schaum

Für die schaumstabilisierende Wirkung sorgen auch wieder die erwähnten wasserliebenden und wasserscheuen Enden der Moleküle im Schaummittel. Stellen Sie sich eine Luftblase vor, die rundherum von einer Schicht Wasser umgeben ist. Ohne Schaummittel hält so ein Gebilde nicht, da Wasser seine Oberfläche möglichst klein machen will, fließt alles zusammen zu einer Kugel. Mit Schaummittel sieht es jedoch anders aus: Die Wasserblase hat zwei Oberflächen, eine innen und eine außen. An beiden Oberflächen liegt nun eine Schicht Schaummittel und bei beiden ragen die wasserscheuen Enden in den Luftraum (bei der inneren Schicht ins Innere der Blase, bei der äußeren Schicht in den Außenraum). Das Schaummittel hat wieder das Bestreben, die Oberfläche zur Luft so groß wie möglich zu machen – weshalb die Blase – und mit ihr der ganze Schaum – nun stabil bleibt.

Leichtschaum wird nicht mit Schaumrohren, sondern mit einem speziellen Generator hergestellt. Das Wasser-Schaummittel-Gemisch wird wie bei den anderen Schaumarten auch in einem Zumischer erzeugt. Das Gemisch wird dann durch Düsen auf ein grobmaschiges Gewebe gesprüht. In den Maschen dieses Siebgewebes bildet das Flüssigkeitsgemisch Häutchen. Mithilfe eines motorgetriebenen Ventilators wird Luft gegen die Häutchen geblasen. Die Maschen des Siebgewebes haben dabei dieselbe Funktion wie der Ring beim Seifenblasen-Blasen – nur pustet hier der Ventilator. Aber auch hier löst der Luftstrom die Häutchen ab, die dann Blasen bilden. Der so entstandene Schaum wird durch Schläuche mit Durchmessern von 70 cm bis 2,50 m zur Brandstelle geblasen. Da Leichtschaum aufgrund seines hohen Luftgehaltes leicht verweht und nicht geworfen werden kann (Verschäumungszahlen von mehr als 200, häufig 1000), muss er durch die Schläuche direkt zum Einsatzort befördert werden. Leichtschaum wird deshalb meist in geschlossenen Räumen eingesetzt.

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Löschpulver

Es gibt verschiedene Löschpulver für verschiedene Brandklassen. In den meisten Feuerlöschern ist sogenanntes ABC-Pulver enthalten, das wie der Name schon sagt, für die Brandklassen A, B und C geeignet ist. Ein solcher Feuerlöscher löscht im Grunde alle „haushaltsüblichen“ Brände mit Ausnahme von Fettbränden und brennendem Metall. ABC-Pulver besteht meist vorwiegend aus Ammoniumphosphat und Ammoniumsulfat. Seine Hauptlöschwirkung besteht im sogenannten antikatalytischen Effekt. Eine weitere Löschwirkung besteht darin, dass das Pulver eine Decke über der Glut bildet und diese vom Sauerstoff abschirmt.

Holz ist ein brennbarer Stoff – trotzdem gehen Ihr Schreibtisch oder der Baum vor Ihrem Haus nicht spontan in Flammen auf. Damit das passiert, muss dem Holz erst einmal Energie zugeführt werden. Diese Energie nennt man Aktivierungsenergie; praktisch geschieht dies durch das Anzünden, also die Zufuhr von Wärme. Anders ausgedrückt, der Schreibtisch muss erst einmal seine Zündtemperatur erreicht haben. Ein Katalysator ist nun ein Material, das eine Reaktion erleichtert, indem es die Aktivierungsenergie (die Zündtemperatur) herabsetzt, ein Entzünden wäre in Gegenwart eines Katalysators dann auch bei geringeren Temperaturen möglich. Beim antikatalytischen Effekt geschieht das Umgekehrte: Die Löschpulverteilchen erschweren die Verbrennung. Bei einem Brand setzen die erhitzten Stoffe Gase frei, diese sind meist das, was brennt. Die für die Verbrennung entscheidenden Moleküle in diesen Gasen sind die sogenannten Radikale, die sehr reaktiv sind. Diese lagern sich an den Teilchen des Löschpulvers an und können dann nicht mehr mit dem Sauerstoff reagieren, wodurch die Verbrennung gestoppt wird – und zwar obwohl Sauerstoff, Brennstoff und Wärme eigentlich ausreichend vorhanden sind. Da dieser antikatalytische Effekt sich an der Oberfläche der Pulverteilchen abspielt, wird deutlich, warum es ein feines Pulver sein muss – denn je kleiner die Teilchen, desto größer die (Gesamt)Oberfläche.

Das hier beschriebene Geschehen ist die heterogene Antikatalyse; aus dem einfachen Grund, weil die Löschpulverteilchen fest sind, der brennbare Stoff (Rauchgase) aber gasförmig. Es gibt auch die homogene Antikatalyse, dabei ist auch das Löschmittel gasförmig. Diese funktioniert etwas anders, macht aber auch die Radikale in den brennenden Gasen unschädlich. Bei einer echten Antikatalyse dürfte das Löschmittel übrigens nicht verbraucht werden, dies ist bei der heterogenen aber nur angenähert der Fall (weil das Wegfangen der Radikale sich nur an der Oberfläche der Löschpulverteilchen abspielt, der Rest aber unbeeinflusst bleibt). (Bei der homogenen Antikatalyse stimmt der Begriff eigentlich gar nicht mehr, da das Löschmittel hierbei selbst in Radikale zerfällt.)

Löschpulver aus einem handelsüblichen ABC-Feuerlöscher

Bei Bränden von Feststoffen wie Holz, Textilien oder Kunststoffen bildet das schmelzende Löschpulver darüberhinaus noch eine feste Schicht auf dem brennenden Stoff, die das Feuer erstickt.

Viele Löschpulver zerstören Löschschaum, für den kombinierten Einsatz beider Löschmittel gibt es spezielle Löschpulver.