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Landesverband

Die hier gegebenen Hinweise sind nach bestem Wissen und Gewissen zusammengetragen. Sie sind hoffentlich eine Hilfe, müssen aber dennoch leider ohne Gewähr für Richtigkeit und Vollständigkeit bleiben. Sie entbinden insbesondere nicht von der eigenverantwortlicher Recherche und Entscheidung hinsichtlich zu treffender Maßnahmen im Umgang mit Gefahrstoffen. Hinweise, Rückmeldungen und Fragen sind willkommen.

Wasser als Löschmittel

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)

brennendes Benzin  Auf dem Bild sind die Sicherheitsmaßnahmen laxer als im folgenden Text beschrieben. Das liegt daran, dass im Hintergrund ein wirksamer Feuerlöscher zur Verfügung stand. Feuerzeugbenzin wie auf dem Bild zu sehen ist heutzutage nicht mehr so gut geeignet, weil es nicht mehr so zündwillig ist wie früher. Verwenden Sie stattdessen Waschbenzin und stellen Sie die Vorratsflasche beim Versuch nicht so dicht neben den Brandherd!
Sie brauchen zwei Gefäße, die sich ineinander stellen lassen, z.B. ein Bechergläschen (als Brandherd) und eine Kristallisierschale (zum Auffangen des sich ausbreitenden Brandes). Desweiteren brauchen Sie etwas, um den beim Versuch entstandenen Brand wieder löschen zu können. Das kann ein ausreichend großes Stück Alufolie sein oder ein noch größeres Gefäß - z.B. ein großes Becherglas oder einen Tontopf (Gefäß oder Topf stülpen Sie zum Schluss über den Brandherd, um das Feuer wieder zu löschen). Schließlich brauchen Sie noch eine feuerfeste Wanne (kann z.B. ein altes Backblech sein), die als Sicherheitswanne dient. Stellen Sie die Kristallisierschale in die Mitte der Wanne und in die Mitte der Kristallisierschale das Bechergläschen. Geben Sie etwa 10 ml Waschbenzin in das kleine Bechergläschen und zünden Sie es an. Warten Sie ein paar Sekunden, bis sich der Brandherd gut erwärmt hat und eine stabile Flamme entstanden ist. Bespritzen Sie das brennende Benzin kräftig mit Wasser aus einer Spritzflasche. 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 dem großen Gefäß.

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. Die kühlende Wirkung des Wassers ist auf die Kontaktfläche der beiden Phasen begrenzt und reicht nicht aus, um den Brandherd zu löschen.

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

Versuch: Benzin mit Wasser löschen (Teil 2)

brennendes Benzin
Der Versuch wird wiederholt. Dieses Mal wird jedoch nicht mit Wasser aus einer Spritzflasche sondern aus einer Sprühflasche ("Blumenspritze" oder ausgediente und gereinigte Haushaltsreinigerflasche, mit der das Reinigungsmittel versprüht werden konnte) 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 also, 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 deutliches Hitzegefühl.

Versuch: Brennendes Öl mit Wasser löschen

Sicherheitshinweise

Bei den nachfolgend beschriebenen Versuchsvariationen spritzt brennende ölige Flüssigkeit umher. Zuschauer sollten sich in einer ausreichender Entfernung befinden. Sie selbst müssen sich mit einem Schutzkittel, einer Schutzbrille und Handschuhen schützen. (Auch kleine heiße Öltröpfchen können auf nackter Haut sehr zwicken! Haushaltshandschuhe sind ausreichend) Eine Gefährdung tritt vor allem dann auf, wenn die Menge an Fett, bzw. Paraffin zu sehr vergrößert wird oder wenn der Effekt stärker ist als von Ihnen erwartet und Sie erschreckt. Sicherheit schaffen Sie durch Übung! Fangen Sie mit kleinen Mengen an und tasten Sie sich an die Menge heran, die den beabsichtigten Effekt ergibt! Die Experimentierfläche muss feuerfest sein! Wenn Sie nicht im Freien arbeiten, müssen Sie in der Lage sein, entstandene Flammen jederzeit durch Abdecken zu löschen. Bei den Teelichtversuchen reicht eine Kristallisierschale oder ein Stück Aluminiumfolie, bei größeren Mengen sollte es eine Metallschale oder eine Metallplatte sein.

Teelicht falsch gegriffenTeelicht richtig gegriffen
Greifen Sie das Teelicht niemals von der Seite! Wenn das Paraffin schmilzt, kollabieren die Seitenwände schon bei leichtem Druck! So ist es korrekt! Kratzen Sie etwas Paraffin heraus, wenn das Teelicht noch ganz gefüllt ist, so dass Sie mit Zange oder Pinzette nicht richtig greifen können.

Bereiten Sie ein Teelicht wie folgt vor: Zünden Sie es an und warten Sie, bis das Wachs durchgeschmolzen ist. (Wenn es schnell gehen soll, können Sie zusätzlich von unten erwärmen. Gerät das gesamte Paraffin in Brand, ist das nicht schlimm. Stellen Sie das Teelicht auf der feuerfesten Unterlage ab und löschen Sie durch Abdecken.) Ziehen Sie dann mit Zange oder Pinzette den Docht heraus und lassen Sie abkühlen. Das Aluminiumtöpfchen sollte jetzt noch etwa zu 3/4 mit Wachs gefüllt sein. Für den eigentlichen Versuch legen Sie die Arbeitsfläche mit einem etwa quadratischen Stück Aluminiumfolie aus. (Das erleichtert später die Reinigung der Arbeitsfläche.) Legen Sie in die Mitte zwei Streichhölzchen mit abgebrochenen Köpfen so parallel nebeneinander, dass Sie darauf später das Teelicht so absetzen können, dass es nicht die Aluminiumfolie berührt. (Das Teelicht soll später im entscheidenden Moment nicht durch Kontakt mit der Arbeitsfläche von unten gekühlt werden.)

 

Vor dem Versuch
Vorbereitetes Teelicht mit den Zündhölzchen

 

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. (Der nicht entzündete Dampf ist in geschlossenen Räumen unangenehm und auch nicht gesundheitsfördernd.) Wenn der Inhalt des Teelichts brennt, erhitzen Sie weiter bis möglichst dicht an den Siedepunkt. (Wenn das Wachs zu stark aufsiedet, schwappt es aus dem Aluminiumtöpfchen. Das ist nicht gefährlich, wenn Sie auf einer feuerfesten Arbeitsfläche arbeiten, erhöht aber den späteren Reinigungsaufwand und vermindert den Effekt, weil Wachs verloren geht.) Setzen Sie das weiter brennende Teelicht auf den beiden Streichhölzchen ab!

 

Vor dem Versuch
Brennendes Teelicht, auf den Zündhölzchen abgesetzt.
Jetzt: "Wasser marsch!"

 

Bespritzen Sie mit langem Arm das Teelicht aus einer Spritzflasche mit Wasser. Rechnen Sie dabei mit einem etwa 1 m aufsteigenden Feuerball von etwa 50 cm Durchmesser!

 

Teelicht mit Wasser versetzt
Für den maximalen Effekt geben Sie einen ordentlichen Spritzer Wasser hinzu!"

Wenn Sie den Versuch auf der Lehrerexperimentierfläche Ihres Chemieraums durchführen, sollten sich die Schüler bereits dann in ausreichender Entfernung befinden, wenn Sie auf den regulären Plätzen sitzen.

Erläuterung
Auch hier ist das Wasser schwerer als das Öl und sinkt deshalb in das Öl ein. Das Öl hat jedoch eine erheblich höhere Brandtemperatur als das Benzin, da die maximale Temperatur einer brennenden Flüssigkeit durch deren Siedepunkt bestimmt wird. Insbesondere ist die Brandtemperatur des Öls viel höher als die Siedetemperatur des Wassers. Das eingedrungene Wasser siedet also explosionsartig auf und treibt dabei das brennende Öl auseinander. Das dadurch in viele Tröpfchen zerteilte Öl hat eine erheblich vergrößerte Kontaktfläche mit Luft weshalb es nunmehr mit hoher Brisanz abbrennt. (Quervernetzung: Ein Stück Stahl brennt in der Flamme nicht, Stahlwolle hingegen sehr wohl. Weitere Beispiele: Buch/Blatt Papier; dicker Holzscheit/Anzündhölzchen)

 

brennendes Öl

Etwa 1 Esslöffel Paraffinschnitzel im Abzug entzündet.

 

Sie können den Versuch vielfältig abwandeln. Sie können das Paraffin des Teelichts zum Beispiel authentischer durch Bratfett ersetzen und also eine brennende Friteuse direkt simulieren. Nachteilig dabei ist, dass das Bratfett nicht sehr lange haltbar ist und wenn Sie das Experiment im nächsten Schuljahr erneut durchführen, riecht das Bratfett mächtig ranzig, auch wenn es die ganze Zeit im Kühlschrank aufbewahrt wurde. Wenn man eine Menge von etwa 2 Esslöffeln Paraffinschnitzeln in einer Metallschale zum Brennen und Sieden bringt, haben die Feuerbälle einen Durchmesser von etwa 1 m. In geschlossenen Räumen können Sie diese Menge nur noch tropfenweise mit Wasser versetzen, weil der Feuerball sonst nicht mehr beherrschbar ist. Wenn Sie jedoch Bedingungen finden, diese Menge gefahrlos mit Wasser zu versetzen, können Sie gleich noch einen zweiten Effekt zeigen, der mit den Teelichten meist nicht funktioniert, weil das Teelicht zu schnell auskühlt:

Bevor Sie das Fett mit Wasser bespritzen, decken Sie das Gefäß mit einem Stück Alufolie ab. Wenn Sie schnell genug sind, funktioniert sogar - und das viel eindrucksvoller - ein Blatt Papier! Sind die Flammen gelöscht (was augenblicklich der Fall sein sollte), ziehen Sie die Folie bzw. das Papier wieder weg. Sobald das heiße Fett wieder Luftkontakt hat, fängt es binnen 1 bis 2 Sekunden "wie von Zauberhand" wieder Feuer.

 

brennendes Öl 
  • Zu Beginn des Versuchs wird von unten mit der Bunsenflamme erwärmt. Die Flamme erreicht dabei nicht das Wachs in der Schale. (Wegen der deshalb starken Dampfentwicklung muss der Versuch - anders als bei dem Teelicht - entweder im Abzug oder im Freien durchgeführt werden.) Obwohl also die Flamme nicht in der Nähe ist, fängt das Wachs "von allein" an zu brennen, sobald dessen Zündtemperatur überschritten ist.
  • Sobald das Wachs brennt, wird der Bunsenbrenner entfernt. Nach dem Abdecken mit Papier erlischt die Flamme. Sobald das Papier entfernt wird, kommt es zur spontanen Rückzündung, obwohl es gar keine Heiz- oder gar Zündquelle mehr gibt. Die Ursache ist, dass sich das Wachs immer noch oberhalb seiner Zündtemperatur befindet.

 

Erläuterung
Das Öl befindet sich nach dem Löschen noch oberhalb seiner Zündtemperatur. Sie können Abdecken und Wegziehen mehrfach mit reproduzierbarer Folge wiederholen.

Bezug zur Lebenswelt
Gelöschte Brandherde können jederzeit wieder rückzünden und müssen deshalb bis zur Abkühlung beaufsichtigt werden.

 


 

Wenn Sie einen richtig großen Feuerball produzieren wollen, können Sie das nur im Freien machen (z.B. Schulhof) Das Wasser können Sie dann nur in einem ausreichenden Sicherheitsabstand zugeben. Besorgen Sie sich im Baumarkt ein 2 m langes Metallrohr mit etwa 4 bis 6 mm Innendurchmesser. Halten Sie das eine Ende des Rohres in das Feuer und spritzen Sie das Wasser in die andere - höher gehaltene Öffnung des Rohres! Wenn Sie das nicht selbst vormachen wollen, recherchieren Sie Videos zur Fettexplosion. Sie sollten sicher sein, dass Ihre Schülerinnen und Schüler das nicht heimlich auch mal ausprobieren wollen.

Trotz Feuerball ist bei einer kleinen Menge Fett das Wasser alsbald so sehr im Überschuss, dass es den Brandherd durch Auskühlung löscht. Wenn Sie kein Wasser hineingeben wollen, bedecken Sie das Fett mit etwas feuerfestem (z.B. zweite Metallschale) und lassen auskühlen. Damit demonstrieren Sie Ihren Schülerinnen und Schülern gleichzeitig, wie man richtig mit einer brennenden Friteuse umgeht.