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Flammpunkt

Wichtige Messgröße für die Definition der Entzündlichkeit von Flüssigkeiten

Experiment 1

Eine Kerze mit Docht läßt sich normal entzünden. Eine Kerze ohne Docht (Teelicht im Alutöpfchen) auch, wenn nur das gesamte Material in der Bunsenflamme über den Flammpunkt hinaus erhitzt wird. Setzt man das brennende Teelichttöpfchen auf ein Eisbad, so verlischt die Flamme rasch wieder.Auf dem nebenstehenden Bild ist das Teelicht gerade auf dem Eisbad abgesetzt. Noch ein paar Sekunden und die Flamme ist aus!

Experiment 2

Ein Stück Grillkohle wird mit flüssigem Grillkohleanzünder getränkt und - zum Beweis, dass der Grillkohleanzünder "funktioniert" - ganz normal angezündet. Zur häufigen Verblüffung der Zuschauer lässt sich der gleiche Grillanzünder in eine Petrischale ausgegossen nicht entzünden.

...

...Das gelingt erst nach Anwärmen auf der Heizplatte.

Lernziele:

  • Der Flammpunkt ist diejenige Temperatur, bei der der sich über der Flüssigkeit anreichernde Dampf die untere Explosionsgrenze erreicht und also zündfähig wird.
  • Brandherde lassen sich durch Abkühlen löschen - auch ohne dass die Sauerstoffzufuhr abgeschnitten wird. Ist der Flammpunkt unterschritten, verlischt die Flamme, weil nicht mehr genug Brenngas "nachgeliefert" wird.
  • Der Flammpunkt ist das Kriterium zur Einstufung der Feuergefährlichkeit von Flüssigkeiten: Alle Flüssigkeiten, die einen Flammpunkt unterhalb Raumtemperatur (< 23 °C) haben, sind leicht entzündbar (GHS-Definition). Diese Stoffe
    • kann man also bei Raumtemperatur z.B. mit einem Streichholz anzünden und
    • sie erzeugen an der Luft (z.B. offene Flasche) eine solche Menge Dampf, dass eine explosionsfähige Atmosphäre entsteht.
    Ein Blick auf den flüssigen Grillkohleanzünder zeigt denn auch konsequenterweise, dass dieser nicht leicht entzünbar ist. Das ist eine Sicherheitsmaßnahme: Der Grillkohlenanzünder funktioniert, weil die schlecht wärmeleitende Grillkohle sich punktuell leicht mit einer Flamme auf Temperaturen oberhalb des Flammpunkts des Grillkohlenanzünders erwärmen lässt.
  Das Sicherheitsproblem tritt dann auf, wenn weiterer Grillkohlenanzünder zu dem schon brennenden Feuer hinzugefügt wird. Im Falle des Grillkohlenanzünders ist das harmlos, denn der in das Feuer gespritzte Flüssigkeitsstrahl ist auf dem Flugweg in das Feuer noch zu kalt - die Flamme kann nicht am Strahl in die Hand des Operateurs aufsteigen.
 

Experiment 3

Anders, wenn "der Einfachheit halber" Brennspiritus als Brandbeschleuniger verwendet wird. Brennspiritus ist leicht entzündbar, weshalb die Flamme hier zurücksteigen und den Operateur in Brand setzen kann!

 

Zur Demonstration schützt man die Hand mit drei übereinandergezogenen Handschuhen:

  1. Zuerst ein Wollhandschuh als Wärmeisolierung
  2. Dann ein Latexhandschuh als Flüssigkeitsisolierung
  3. Dann ein Gartenhandschuh

Der Showeffekt ist größer, wenn man den Gartenhandschuh vorher mit Pentan tränkt. Pentan hat einen niedrigen Siedepunkt und überträgt deshalb beim Verbrennen auf dem Handschuh wenig Wärme. Wenn man sorgfältig darauf achtet, nur das Leder zu tränken und nicht den Stoff (Daumen!), kann man das Feuer auf der Hand so lange aushalten, bis das Lösemittel abgebrannt ist, was so ungefähr eine halbe Minute dauern kann.

Lange Zeit habe ich diesen Versuch "sicherheitshalber" immer selbst gemacht. Inzwischen lasse ich das aber sogar auch Schüler selbst machen. Die Hand wird - wenn überhaupt - nur allmählich warm. Zur Sicherheit steht immer ein Eimer Wasser bereit, in den man die Hand sofort eintauchen kann, falls es zu unangenehm werden sollte.

Weitere Versuche

2 U-Profile werden an den Enden mit einem Aluminiumstück so verlötet, dass 2 Tröge entstehen. In diese Tröge gießt man

  • Ethanol (Flp.: 15 °C) bzw.
  • 2-Butanol (Flp.: 25 °C) oder 1-Butanol (Flp.: 34 °C)

Zündet man die Lösemittel an jeweils einem Ende des Troges an, so zündet das Ethanol augenblicklich durch, wohingegen sich die Flamme im zweten Fall nur allmählich durch den Trog hindurcharbeitet. Man kann auch hier mit dem Grillanzünder experimentieren, der aber einen so hohen Flammpunkt hat, dass es 5 Minuten dauert, bis sich die Flamme über die gesamte Troglänge ausgebreitet hat.

 

Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt oberhalb von Raumtemperatur brennen auch bei Raumtemperatur, wenn sie in fein verteilter Form vorliegen. Bläst man den flüssigen Grillanzünder mit einem Zerstäuber in eine Flamme, brennt er mit fauchender Flamme ab. Das liegt natürlich daran, dass sich die kleinen Tröpfchen sehr rasch auf die zur Zündung notwendige Temperatur erwärmen können.

Das hat Parallelen zur täglichen Lebenserfahrung:

  • Ein dicker Holzscheit lässt sich nicht mit einem Streichholz anzünden, ein kleiner Holzspan schon.
  • Ein Stück zerknüllter Zeitung flammt nach dem Anzünden hell auf. Ein zusammengeklapptes Buch ist hingegen kaum entzündbar.
Anregungen und Kritik
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