Enkelt uttryckt betyder förbränning att brinna. För att förbränningsprocessen ska äga rum krävs bränsle, syre och en tändvärmekälla för att starta en kemisk kedjereaktion; i en lägereld, till exempel, är ved bränslet, den omgivande luften ger syre och en tändsticka eller tändare kan antända elden. Att öka något av dessa element kommer att öka brandens intensitet, medan eliminering av något av dem kommer att få processen att stoppa. Om lägerelden till exempel är kvävd av vatten eller smuts kan syret inte längre komma till värmen och bränslet och det slocknar.
Bränsle
Bränsle är det ämne som brinner under förbränningsprocessen. Alla bränslen innehåller kemisk potentiell energi; detta är mängden energi som kommer att frigöras under en kemisk reaktion. Hur mycket energi ett ämne frigör när det brinner kallas för förbränningsvärme. Varje bränsle har en specifik energitäthet, eller hur många megajoule (MJ) energi som produceras per kilogram (kg) av ämnet; Metan har till exempel en energitäthet på 55.5 MJ/kg, vilket innebär att det kan leverera mer energi än svavel vid 9.16 MJ/kg.
En mängd olika ämnen kan användas som bränsle, men kolväten är några av de vanligaste. Dessa inkluderar metan, propan, bensin och flygbränsle, för att bara nämna några; alla fossila bränslen, inklusive kol och naturgas, är kolväten. Andra ämnen som vanligtvis används som bränsle inkluderar väte, alkohol och biobränslen, som trä.
Under förbränningen omvandlas bränsle till värme och avgaser. När bensin brinner, till exempel, producerar det vatten (ånga), koldioxid, kväve, kolmonoxid och andra grundämnen. Förbränning kan också frigöra partiklar, som är små partiklar som flyter i luften; de som frigörs från förbränning av fossila bränslen och trä bidrar ofta till luftföroreningar. Avgaser kan dock användas för fördelaktiga syften, som att ge dragkraften som trycker upp en raket i luften. De flesta avgaserna är i form av en gas på grund av värmen från förbränningsprocessen, men det kan också vara i flytande eller fast form.
Syre
För att bränsle ska brinna i förbränningsprocessen måste det också ha syre. Den vanligaste källan är luften som innehåller cirka 21 % syre. Andra källor, ofta kända som oxidationsmedel eller oxidationsmedel, inkluderar väteperoxid, kaliumnitrat och många fler. När ett oxidationsmedel förs in i ett bränsle frigör det syre och kan öka hastigheten med vilken elden brinner.
Liksom bränsle behöver syre inte vara i gasform, även om det är mycket vanligt. I en fast raket, till exempel, blandas ett fast oxidationsmedel med bränslet för att skapa drivmedlet, som brinner vid antändning och driver raketen framåt. Rymdfärjan och andra rymdfarkoster använder flytande syre som en del av förbränningsprocessen.
När en eld inte har tillräckligt med syre, brinner den inte helt. Denna ofullständiga förbränning producerar kolmonoxid, kol (sot) och andra partiklar som förorenar luften. Ofullständig förbränning i en öppen spis eller ugn i ett hem kan frigöra giftiga gaser och vara mycket farligt.
Hetta
Värme eller antändning är det som startar förbränningsprocessen. Eftersom värme också produceras när något brinner, när processen väl startar, behövs inte alltid tillskottsvärme för att hålla den kemiska kedjereaktionen igång. Den första gnistan som utlöser den kemiska processen kan tillhandahållas av en låga, friktion eller till och med solens värme.
I fall av spontan förbränning kan jäsning eller oxidation skapa tillräckligt med värme för att starta en brand. I en komposthög, till exempel, kan bakterier börja bryta ner de organiska föreningarna, vilket skapar tillräckligt med värme och syre för att orsaka förbränning. Vissa material – kallade pyrofora ämnen – antänds när de utsätts för luft eller vatten; fosfor och plutonium är två exempel. När dessa material stöter på en bränslekälla kan de starta en brand som är mycket svår att släcka.
Styra förbränningsprocessen
Eftersom alla tre delar krävs för förbränning, kommer ökning eller minskning av någon av dem att påverka processen. Att öka mängden syre som tillförs en eld genom att till exempel använda ett oxidationsmedel kommer att få elden att brinna snabbare. Om du tar bort eller minskar bränslekällan kommer den att brinna mindre eller dö ut.
Det finns tre grundläggande sätt att stoppa förbränningsprocessen:
ta bort bränslet,
ta bort syret,
och/eller ta bort värmen.
Förbränningen kan också stoppas genom att stoppa den kemiska kedjereaktionen som skapar lågor. Detta är särskilt viktigt när vissa metaller – som magnesium – brinner eftersom att tillsätta vatten till elden bara gör den starkare. I sådana fall används torra kemikalier eller halometaner för att stoppa reaktionen.
Vilket av dessa som är det bästa sättet att stoppa en brand beror på brandens typ och storlek. Vid till exempel en villabrand använder brandmän vatten eller skum för att hindra syre från att komma till bränslet och för att sänka temperaturen. Medan vatten kan användas på en skog eller en löpeld, är det ofta en viktig del för att stoppa elden att ta bort nytt bränsle för elden genom att rensa bort borste och död växtlighet från området.