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火とその消火法を科学する

明日は、秋分の日、昼と夜の長さが等しくなる日です。「灯火親しむの候」には、まだ少し時間がありますが、秋分を過ぎると、目に見えて日が暮れるのが早くなります。北国では、朝晩そろそろ火が恋しい日々もあるのではないでしょうか。9月に入り、「火災」をテーマに考えていますが、今回は、「火」を科学的観点から見てみたいと思います。

・火とは何か? それが存在するためには何が必要か?
 火が存在する状態、すなわち「燃焼」とは「モノが、熱と光の発生を伴いながら酸素と結合し続けている状態」のことです。この状態を続けるためには、3つの要素が必要で、これらのうちひとつでも欠けると「火」は存在することができません。「燃えるモノ」、「酸素の供給」、「熱源(点火源)」の3つがそれです。前回のコラムで取り上げたロンドン大火では、密集した木造家屋が「燃えるモノ」、その時吹きすさんでいたと伝えられる大風が「酸素の供給」、火元となったパン屋のかまどが「熱源(点火源)」です。

・水をかけるとなぜ消える?
 そのため、火を消すためにはこれら3つの要素のうち、どれかを断てば良いということになります。火を消すために、一番よく使われている「水をかける」方法は、熱源を断つことで火を消す方法です。水は、それが気化して水蒸気になる過程で、非常に多くの熱を奪い、その結果として火が存在できなくなるのです。また、燃えるモノが大量の水で覆われると、大気との接触が遮断されて酸素の供給が止まり、それも消火につながります。

・炭火を消すために考え出されたもの
 また、燃えている炭を「消し壺」に入れてフタをして消す消火法は、酸素の供給を絶つ消火法です。燃えるモノと酸素との(熱と光を伴った)急激な結合が「燃焼」、すなわち「火」ですから、燃えるモノと結合する酸素が無いと、火は存在することができません。水をかける消火法は、熱を奪う以外に、水によって燃えるモノの表面を覆って、酸素との結合を止めるという2つの働きをするという意味で、優れた手法であるといえます。

・ロウソクの火が吹くと消えるわけ
 ガスコンロなどで、ごく当たり前に使われている「ガスを止めて火を消す」消火法は、燃えるモノを断つ消火法です。ロウソクの火は、口で吹いて消しますが、これも、熱で気化したロウという「燃えるモノ」を吹き飛ばす消火法にあたります。ただし、火を吹くことによる消火法は、一方で、火に新たな酸素を供給し、かえって火を大きくしてしまうことにもつながるため、注意する必要があります。

・ポンプがなかった時代の火災消火法
 今でこそ火災消火では、水をかける手法が一般的ですが、これはエンジン動力などで動くポンプで大量に水をかけることができるようになったからこそ可能になった消火法であり、かける水の量が少ないと消火には至らず、文字通り「焼け石に水」状態となります。まだ産業革命や文明開化に至っておらず、動力で動くポンプがない時代に発生したロンドン大火や江戸の明暦大火では、燃えさかる火に効率的に水をかけて消火することはできませんでした。

 効率的に水をかける手段のなかった当時、火災への対応は「燃えるモノ」である木造家屋を壊して除去する消火手法が用いられていました。江戸の火消しが使ったこの消火法は、時代劇などでも良く知られていますが、これは当時のロンドンでも同じでした。ロンドン大火は、火薬などを使った木造家屋の破壊によって、ようやく鎮火に至ったと伝えられています。その後のロンドンで採用された、木を使った建物を禁止し石やレンガの建物に置き換えるという防火対策は、そもそもの「燃えるモノ」を無くすことで、火を存在できなくするというものでした。

・火を消す方法を常に意識しよう
 私たち人類は、火を、(1)暖を取る、(2)夜の灯り、(3)食材の加熱調理、の3つの手段として、本当に長い間使い続けてきました。人は、どんなに気をつけてもミスをゼロにすることはできません。そのため、火を使い続けてきた人類の歴史は、同時に「火災」にさいなまれ続けてきた歴史でもあります。

 これからも、たゆまぬ努力によって火災の発生頻度は下がり続けることでしょう。しかし、人類が火を使い続けるかぎり、火災のリスクを完全にゼロにすることはできません。私たちは、このことを念頭におき、火を使うたびにそのリスクを意識し、万が一の際にはすぐに対応できるようにしておく必要があるのではないかと思います。

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