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Wasser als Löschmittel

Hier geht es nicht um Dramatisierungen, sondern um Verbraucherbildung - und damit auch um Themen für den Schulunterricht. Vorgestellt werden dazu ein paar Versuche.

Es wird Ihnen nicht schwer fallen, sich Dinge auszudenken, die sich mit Wasser löschen lassen, wenn sie in Brand geraten sind. Hier werden Fälle diskutiert, bei denen Wasser nicht oder nur bedingt geeignet ist.

Versuch: Benzin mit Wasser löschen (Teil 1)

In eine große Kristallisierschale wird ein 250-ml-Becherglas (weite Form) hineingestellt. In das Becherglas werden etwa 10 ml Waschbenzin (Feuerzeugbenzin ist ungeeignet) gegeben und entzündet. Es wird ein paar Sekunden abgewartet, bis sich der Brand gut stabilisiert hat. Dann wird aus einer Spritzflasche kräftig Wasser in das Becherglas gespritzt. Das brennende Benzin schwimmt weiter brennend auf dem Wasser auf und lässt sich nicht löschen. Sie können den Effekt sehr dramatisieren, wenn Sie weiter so viel Wasser zugeben, dass das kleine Bechergläschen überläuft und es nunmehr in der gesamten Kristallisierschale brennt. (Statt zu spritzen können Sie auch Ihre Löschtaktik ändern und z.B. mit Schwung Wasser in das Bechergläschen gießen.) Löschen Sie den Brandherd durch Abdecken mit Alufolie oder einem dazu bereitgehaltenen großen Gefäß. (Das kann z.B. ein alter Kochtopf sein.)

Erläuterung
Wasser mischt sich nicht mit Benzin oder mit Öl. Es ist schwerer als Benzin oder Öl und sammelt sich deshalb als zweite Phase unter der brennenden Flüssigkeit. Das Benzin ist so leicht brennbar, dass es durch das Löschwasser nicht genügend heruntergekühlt werden kann und folglich ungelöscht weiter brennt. (Feuerzeugbenzin ist hingegen nicht so leicht brennbar und könnte bei der Aktion möglicherweise gelöscht werden.)

Bezug zur Lebenswelt
Bei Havarien z.B. auf Ölbohrinseln breitet sich brennendes Öl auf der Meeresoberfläche aus.

Versuchsverbesserung

In der Animation fehlt leider eine Sicherheitswanne aus Metall, in die Sie das Versuchssetting hineinstellen sollten. Sollte nämlich aus irgendeinem Grund die Kristallisierschale brechen (Sie stoßen z.B. mit dem Kochtopf dagegen) könnte sich die brennende Mischung ungehindert auf der Arbeitsfläche ausbreiten. Bleibt das Geschehen hingegen in der Wanne gefangen, sollten Sie das einfach abbrennen lassen können, ohne eingreifen zu müssen. Die Wanne kann auch ein altes Backblech sein.

Versuch: Benzin mit Wasser löschen (Teil 2)

Der Versuch aus Teil 1 wird wiederholt. Dieses Mal wird jedoch nicht mit Wasser aus einer Spritzflasche sondern aus einer Sprühflasche ("Blumenspritze" oder ausgediente und gereinigte Sprühflasche für Haushaltsreiniger) versetzt. Wenn kräftig gesprüht wird, lässt sich der Brandherd löschen!

Erläuterung
Das Wasser erreicht den Brandherd nicht mehr als Wasserstrahl, sondern in Form kleiner Tröpfchen. Diese kleinen Tröpfchen verdampfen in der Brandzone. Das hat 2 wichtige Folgen:

Aus jedem kleinen Wassertröpfchen entsteht ein großes Volumen Wasserdampf, welches die Luft und damit den Sauerstoff verdrängt.
Wasser hat verglichen mit anderen Stoffen eine sehr hohe Verdampfungswärme (40,8 kJ/mol), was an den zahllosen Wasserstoffbrückenbindungen liegt, die bei der Verdampfung aufgebrochen werden müssen. Es braucht also sehr viel Energie, um Wasser zu verdampfen. Diese Energie entnimmt das Wasser dem Brandherd. Es kühlt diesen also sehr stark ab.

Das Ergebnis ist, dass das Feuer gelöscht wird.

Bezug zur Lebenswelt
Vielerorts wird Wasser in Sprühform zum Löschen verwendet. Beispiele:

Sprinkleranlagen
Löschung von Waldbränden mit Flugzeugen oder Hubschraubern
Wasserfeuerlöscher (z.B. in Hotels)

Die hohe Verdampfungswärme des Wassers lässt sich eindrucksvoll in der Sauna erfahren: In einer Sauna ist die Hautoberfläche der Gäste der kälteste Ort der Sauna. Wird in der Sauna ein Aufguss gemacht, kondensiert das dabei verdampfte Wasser auf der Hautoberfläche und gibt dabei die zuvor durch den Ofen aufgenommene Verdampfungswärme wieder ab und verursacht dadurch ein starkes Hitzegefühl. Die Nässe auf der Haut ist also nicht mehr nur der eigene Schweiß, sondern auch das kondensierte Aufgusswasser

Versuch: Brennendes Teelicht mit Wasser löschen

Vorbereitung 1
Ein Teelicht wird angezündet und so lange abgewartet, bis das Wachs durchgschmolzen und das Aluminiumtöpfchen noch zu etwa 3/4 mit Wachs gefüllt ist. Nachdem der Docht inklusive seiner Halterung entfernt wurde, wird zum Auskühlen stehengelassen.

Vorbereitung 2
Eine feuerfeste Arbeitsfläche wird mit Aluminiumfolie so ausgelegt, dass eine Fläche bedeckt ist, die etwa einem DIN A3-Format entspricht. In der Nähe der unteren Schmalseite dieser Fläche werden mit Alleskleber 2 Streichhözchen mit abgebrochenen Köpfen parallel in einem Abstand zueinander so aufgeklebt, dass das Teelicht darauf sicher abgesetzt werden kann.

Versuchsdurchführung
Halten Sie das Teelicht mit einer Pinzette oder einer Tiegelzange in die nicht leuchtende Bunsenflamme! Erhitzen Sie das Wachs. Wenn Sie nicht im Abzug arbeiten (was Sie bei der kleinen Menge nicht müssen), versuchen Sie den sich alsbald bildenden Paraffindampf möglichst bald zu entflammen, indem Sie die Flamme seitlich am Teelicht vorbei streichen lassen. Wenn der Inhalt des Teelichts brennt, erhitzen Sie weiter bis Sie erste Siedeerscheinungen bemerken. Setzen Sie das weiter brennende Teelicht auf den beiden Streichhölzchen ab!

Bespritzen Sie das Teelicht mutig aus einer Spritzflasche mit nicht zu wenig Wasser. Rechnen Sie dabei mit einem etwa 1 m aufsteigenden Feuerball von etwa 50 cm Durchmesser!

Erläuterung
Auch hier ist das Wasser schwerer als das Paraffin und sinkt deshalb in das Paraffin ein. Das Paraffin hat aber eine viel höhere Siedetemperatur als Wasser. Da das brennende Wachs sich nahe seiner Siedetemperatur befindet, siedet das eindringende Wasser explosionsartig auf und zerteilt dabei das Wachs in emporgeschleuderte kleine Tröpfchen, die aufgrund der großen Oberfläche mit hoher Brisanz abbrennen. (Quervernetzung: Ein Stück Stahl brennt in der Flamme nicht, Stahlwolle hingegen sehr wohl. Weitere Beispiele: Buch/Blatt Papier; dicker Holzscheit/Anzündhölzchen)

Hinweise

Schützen Sie sich selbst mit Labormantel und Schutzbrille und Handschuhen (Haushaltshandschuh ist hier ausreichend).
Halten Sie den Arm mit der Spritzflasche vorgestreckt.
Da das Teelicht bei der geschilderten Vorgehensweise in einem gewissen Winkel vom Wasser getroffen wird, fliegen die erzeugten Öltröpfchen eher in die andere Richtung. Sie sind also gut geschützt. Ihre Schüler*innen sitzen auch geschützt, denn so weit fliegen die brennende Öltröpfchen nicht ansatzweise.
Natürlich sollten Sie den Versuch vorher ausprobieren! Recherchieren Sie hinterher, bis zu welcher Entfernung Sie die wieder fest gewordenen Wachströpfchen abschaben müssen. Diese Entfernung grenzt den Gefahrenbereich ab. Die Aluminiumfolie dient dazu, den Reinigungsaufwand zu vereinfachen, denn sie befindet sich dort, wo das meiste Wachs niedergeht.
Lassen Sie sich nicht dazu verleiten, das Teelich so "wie sonst immer" auf einem Drahtnetz zu erhitzen. Es qualmt dann länger bis zur Zündung und insbesondere dann, wenn Sie auf dem Drahtnetz direkt mit Wasser besprühen, erzeugen Sie ein furchtbares Wachsgepansche auf dem Drahtnetz, welches Sie sorgfältig wieder entfernen müssen, damit Nachnutzer*innen dieses Drahtnetzes nicht dadurch gefährdet werden, dass dieses beim Erwärmen des nächsten Objekts unversehens zu brennen anfängt.
Üben Sie das Anfassen des Teelichts mit der Pinzette mit einem kalten Teelicht, bevor Sie den Versuch zum ersten Mal durchführen. So geht es richtig:
Auch wenn der Versuch zeigen soll, das das Ablöschen von Öl- und Fettbränden mit Wasser sehr gefährlich ist, haben Sie hier letztlich doch Erfolg: Das liegt daran, dass hier nur sehr wenig Paraffin brennt, welches durch das Wasser tüchtig abgekühlt wird, was die Flammen dann doch alsbald zum Erlöschen bringt. Besondere Brandbekämpfungsmaßnahmen sind also nicht erforderlich.

Alltagsbezug
Brennendes Fett in der Bratpfanne oder gar die brennende Friteuse dürfen niemals mit Wasser gelöscht werden. Man löscht das Feuer durch Abdecken mit einem Deckel oder durch Ablöschen mit einem Feuerlöscher für die Brandklasse "F".

Versuch: Brennendes Öl mit Wasser löschen

Sie können die Dramatik des voranstehenden Versuchs - und damit den Bezug zur Friteuse erhöhen, indem Sie die Menge an Wachs/Öl vergrößern. Indoor stoßen Sie dabei aber schnell an Grenzen: Der vermehrte Qualm erfordert die Durchführung im Abzug, aber der erzeugte Feuerball darf andererseits keineswegs im Abzugschacht verschwinden und dort einen Schwelbrand auslösen. Im Freien haben Sie mehr Spielraum, müssen aber größeren Abstand zum Brandherd einhalten. Sie können sich das aber auch sparen und eines der zahllosen Videos dazu zeigen. Recherchieren Sie "Fettexplosion"

Nachfolgend sehen Sie eine Metallschale, die mit 2 Esslöffeln Parafinschnitzeln gefüllt und bis zur Entzündung erhitzt worden ist. Man kann bei dieser Menge noch einen weiteren Aspekt demonstrieren, der mit dem Teelicht nicht funktioniert, weil dieses zu schnell auskühlt:

Das brennende Wachs brennt zunächst auch ohne den untergestellten Brenner weiter. Es lässt sich mit einem simplen Blatt Papier abdecken und der Brand damit löschen. Wird das Papier aber weggezogen, kommt es binnen Sekunden zu einer erneuten Zündung. Das liegt daran, dass das Paraffin sich oberhalb seiner Zündtemperatur befindet.

Lernziel:
Gelöschte Brandherde müssen so lange beaufsichtigt werden, bis sie ausreichend ausgekühlt sind und eine Rückzündung ausgeschlossen werden kann.

Nach dieser Demonstration erfolgt dann das Versetzen mit Wasser, was hier unter diesem Abzug gerade so eben noch möglich war, wenn man das Wasser mit etwas Bedacht dosiert.

Noch näher an die Wirklichkeit gelangen Sie, wenn Sie den Versuch nicht mit Paraffin, sondern mit echtem Bratfett ("Biskin") durchführen. Ich kann das aber nicht wirklich empfehlen, denn bei dem einen Versuch brauchen Sie die Packung nicht auf und bis Sie den Versuch für den nächsten Jahrgang durchführen, ist das Fett auch im Kühlschrank ganz schön ranzig geworden...