Comment fonctionne un extincteur ?

Un feu est une réaction chimique lors de laquelle de l'oxygène est consommé et du dioxyde de carbone est produit (oxydation). Pour qu'un feu brûle, il faut suffisamment de chaleur, de matériau combustible et d'oxygène. Si l'un des trois composants fait défaut, le feu s'éteint. On peut tirer parti de ce principe lorsqu'on éteint un feu. Vous pouvez discuter avec les élèves de la méthode qu'ils utilisent pour allumer un feu de camp. Pourquoi le papier et les allume-feu sont-ils utiles ? Ils prennent feu à des températures plus basses que le bois, mais atteignent la température d'inflammation du bois lors de la combustion. Pourquoi découpe-t-on les bûches ? Cela permet d’obtenir plus de surface sur laquelle de l'oxygène est disponible pour la réaction de combustion. C'est la raison pour laquelle le papier fin brûle si bien.

Que peuvent faire les élèves quand il faut éteindre le feu de camp ? Quel est le rapport avec les trois composants mentionnés ci-dessus ? Ils peuvent par exemple verser de l'eau sur le feu pour réduire la chaleur. Ils peuvent séparer le bois qui n’a pas encore brûlé du bois en feu. On essaie parfois d'éteindre des incendies de forêt en retirant les matériaux combustibles. Des lignes coupe-feu sont alors instaurées autour de l’incendie et tous les matériaux combustibles sont enlevés. On peut aussi éteindre un feu de camp en le recouvrant de terre à l’aide d’une pelle. Cette méthode consiste à couper l'apport d'oxygène.

L'action des extincteurs repose sur deux des trois composants mentionnés : la réduction de la chaleur ou l'interruption de l'apport d'oxygène. Dans notre expérience, le dioxyde de carbone a privé le feu d'oxygène.

Nous avons produit le dioxyde de carbone au moyen d'une réaction chimique entre le bicarbonate de soude et le vinaigre. La formule chimique du bicarbonate de soude est NaHCO3. On peut déjà constater à la formule que le CO2 peut s’échapper de cette substance lors d'une réaction chimique. Au contact d’acides comme l'acide acétique ou l'acide citrique, le bicarbonate de soude commence à mousser abondamment et forme du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O). C’est en raison de cette formation de gaz que le bicarbonate de soude est aussi utilisé comme poudre à lever.

Le CO2 est un gaz dont la densité est supérieure à celle de l'air. Cela signifie qu'à volume égal, le CO2 pur est légèrement plus lourd que l'air. C’est pour cette raison que le CO2 s’accumule au niveau du sol dans une pièce. Si, comme dans notre expérience, on verse le gaz d’un verre dans un autre verre contenant une bougie allumée, il s'écoule dans la partie inférieure du verre contenant la bougie. Il y déplace l'air contenant de l'oxygène et « étouffe » ainsi la flamme de la bougie. L'air qui nous entoure fait en permanence l'objet d’un mouvement turbulent. Les particules de CO2 se déplacent donc dans tous les sens et atteignent aussi les couches supérieures. Le poids des particules de CO2 n'est pas suffisant pour les maintenir durablement au sol.

Les extincteurs se ressemblent en règle générale : ils sont rouges avec une inscription blanche et sont munis d’un tuyau noir. Leur fonctionnement de base est aussi similaire. Un agent extincteur sort du cylindre métallique sous l'effet d'un agent propulseur sous pression. Il existe cependant divers types d'extincteurs, qui se distinguent par leur contenu et sont adaptés à différents types de feux, c’est ce qu'on appelle les « classes d’incendie ». Par exemple, quand de l’huile de cuisson prend feu dans une cuisine, il ne faut surtout pas utiliser d’extincteur à eau. Si on verse de l'eau sur de l'huile en feu, l'eau, plus lourde, coule en dessous de l’huile. Sous l'effet de la chaleur, l'eau entre en ébullition et s'évapore de manière explosive, entraînant avec elle des gouttelettes d'huile. En raison du nombre élevé de petites gouttes d'huile, la surface de l'huile s’agrandit considérablement. Une violente réaction de combustion se produit alors avec l'oxygène de l'air au niveau de la surface agrandie.

On trouve couramment dans le commerce des extincteurs à poudre et des extincteurs à mousse, qui peuvent être utilisés pour de nombreux risques d'incendie dans la vie quotidienne. La plupart des extincteurs à poudre contiennent de la poudre de type ABC. Ils peuvent être utilisés pour les classes d'incendie A (p. ex. bois, paille, charbon, papier), B (p. ex. essence, alcool, pétrole, matières plastiques) et C (p. ex. méthane, propane, hydrogène). La poudre a un effet anticatalytique, c'est-à-dire qu'elle interrompt la réaction de combustion. La poudre de type ABC est composée de phosphate d'ammonium et de sulfate d'ammonium en poudre. Quand la poudre de type ABC est utilisée pour des incendies de classe A, elle fond à la surface de la matière qui brûle et étouffe le feu. Le bicarbonate de soude est aussi utilisé comme poudre d'extinction de type BC pour les classes d'incendie B et C. Dans ce cas, le procédé d'extinction repose aussi sur l'interruption de la réaction de combustion.

Un extincteur à dioxyde de carbone convient pour la classe d'incendie B. Il ne laisse pas de résidus après l'extinction et est donc particulièrement adapté pour lutter contre les incendies d’origine électrique. En raison de l'enrichissement rapide de l'air en CO2, son utilisation peut s’avérer dangereuse pour les personnes dans des espaces confinés. La température de sortie du CO2 est de -70 °C. Ces extincteurs ne doivent donc pas être dirigés sur des personnes.

Un extincteur à dioxyde de carbone contient du CO2 sous forme comprimée qui sort par une valve : le CO2 est à la fois un agent extincteur et un agent propulseur. Les extincteurs à poudre et à mousse peuvent contenir soit du dioxyde de carbone, soit de l'azote comme agent propulseur. Dans les extincteurs à pression permanente, l'azote gazeux sous forme comprimée fait office d’agent propulseur, qui s'échappe avec l'agent extincteur lorsque le levier de l'extincteur est actionné. Ils sont moins chers à l'achat, mais leur entretien est très coûteux. Les extincteurs rechargeables sont équipés de cartouches de CO2 séparées qui assurent l’alimentation en agent propulseur. Ces cartouches peuvent se trouver à l'intérieur ou à l'extérieur du cylindre métallique de l'extincteur. Lorsque le levier est actionné, le CO2 gazeux s'écoule d'abord dans le cylindre métallique contenant l'agent extincteur, puis il sort avec l'agent extincteur par la valve. Les extincteurs rechargeables sont plus coûteux à l'achat, mais moins exigeants en termes d'entretien.

Les extincteurs à mousse sont indiqués pour les classes d'incendie A et B, et certains sont également indiqués pour la classe d'incendie F (huiles et graisses alimentaires). Ils recouvrent le matériau en feu d'un film de mousse et interrompent ainsi l'apport d'oxygène. Les incendies de classe D (métaux) sont combattus à l'aide d'extincteurs à poudre spéciaux. La classe d'incendie E (incendies d'origine électrique dans les installations électriques basse tension) a été supprimée en 1978. Si on respecte une distance de sécurité, ces incendies peuvent être éteints à l'aide de tous les extincteurs courants.

Das folgende Experiment kann als Einstieg ins Thema verwendet werden. Eine Kerze braucht Sauerstoff zum Brennen. Dies kannst Du verdeutlichen, indem du ein umgedrehtes Glas so über ein brennendes Teelicht stülpst, dass die Luftzufuhr für die Kerze unterbrochen ist. Nach kurzer Zeit, sobald der Sauerstoff unter dem Glas aufgebraucht ist, erstickt die Flamme – sie erlischt.

Visite chez les pompiers de la commune.

Au SciTeach Center les enseignants peuvent emprunter du matériel d’information, d’expérimentation et d’exposition. Ils peuvent ainsi se familiariser avec l’apprentissage basé sur la „recherche-découverte“ centré sur l’élève lors de formations continues offertes par le centre.

Alors que notre rubrique vise à permettre aux élèves de s’accoutumer à la méthode scientifique à l’aide d’instructions, le concept de l’apprentissage basé sur la recherche et la découverte consiste à donner aux élèves une plus grande liberté de création. En tant qu’enseignant, vous ne ferez que mettre un peu de matériel à disposition ou poser quelques questions. Les élèves décident ensuite eux-mêmes ce qui les intéresse ou ce qu’ils ont envie d’essayer. Votre rôle en tant qu’enseignant est de les accompagner et de les soutenir dans leur travail.

Au SciTeach Center, l’apprentissage des compétences en cours de sciences naturelles doit être encouragé. Pour ce faire, le SciTeach Center offre aux enseignants la possibilité de développer de nouvelles idées et activités pour leurs cours de sciences naturelles, en collaboration avec d’autres enseignants et le personnel scientifique du SciTeach Center. Ce travail collectif a également pour but de renforcer la confiance dans son propre cours et d’évacuer les peurs éventuelles face à des expériences libres en classe. Les réunions sont animées par des collaboratrices scientifiques de l’Université du Luxembourg et par des enseignantes.