ФИЗИКА В БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ: ПОЖАРЫ И ВЗРЫВЫ

PHYSICS IN LIFE SAFETY: FIRES AND EXPLOSIONS

Artem Mardanshin

student, Department of Economics and Enterprise Management, Almetyevsk State Technological University "Higher School of Economics",

Russia, Almetyevsk

Rail Karpov

student, Department of Economics and Enterprise Management, Almetyevsk State Technological University "Higher School of Science",

Russia, Almetyevsk

Radis Kabirov

scientific supervisor, Ph.D. ped. Sciences, Associate Professor, Almetyevsky State Technological University "HSN",

Russia, Almetyevsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются физические процессы, происходящие при пожарах и взрывах, с точки зрения их влияния на безопасность жизнедеятельности. Описаны механизмы теплопередачи, воспламенения и распространения пламени, даны характеристики ударной волны, проанализированы воздействия физических факторов на человека. Особое внимание уделено методам расчета зон поражения и инженерным мерам защиты. Материал основан на применении физических закономерностей для прогнозирования, профилактики и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

ABSTRACT

The article examines physical processes occurring during fires and explosions from the point of view of their impact on life safety. The mechanisms of heat transfer, ignition and flame propagation are described, the characteristics of the shock wave are given, and the impact of physical factors on humans is analyzed. Particular attention is paid to methods for calculating damage zones and engineering protection measures. The material is based on the application of physical laws for forecasting, preventing and eliminating emergency situations.

Ключевые слова: безопасность жизнедеятельности, физика пожара, теплопередача, ударная волна, тепловое излучение, взрыв, зона поражения, защита.

Keywords: life safety, fire physics, heat transfer, shock wave, thermal radiation, explosion, affected area, protection.

Физические процессы, сопровождающие пожары и взрывы, представляют серьёзную угрозу для жизни человека и устойчивости технических систем. Их понимание необходимо для оценки рисков и разработки эффективной защиты. Безопасность жизнедеятельности как дисциплина опирается на физические закономерности при анализе опасностей и проектировании инженерных решений, что лежит в основе стандартов и нормативов. Пожар представляет собой экзотермическую реакцию окисления, для которой необходимы горючее вещество, окислитель и источник тепла — так формируется «треугольник огня». Тепло передаётся теплопроводностью, конвекцией и излучением. Конвекция и излучение играют ключевую роль, усиливая друг друга, ускоряя распространение огня и осложняя его тушение.

Формула теплового излучения описывается законом Стефана–Больцмана: q = σ · T⁴, где q — плотность теплового потока, σ = 5.67 × 10⁻⁸ Вт/(м²·К⁴) — постоянная, T — температура в Кельвинах. Это уравнение применяется при оценке воздействия теплового излучения на окружающие объекты и людей.

Пожары и взрывы сопровождаются выделением большого количества энергии: температура пламени достигает 800–1200 °C, что в замкнутом пространстве приводит к перегреву воздуха, разрушению материалов, деформации конструкций и потере работоспособности человека. Воздействие проявляется в ожогах, отравлении токсичным дымом (оксид углерода, акролеин, цианиды) и вторичных факторах — панике, нехватке кислорода, обрушениях. Взрывы бывают физическими (разрыв под давлением, BLEVE) и химическими (экзотермические реакции с образованием газа — детонации, воспламенение паров, пылевых смесей). Их последствие — ударная волна с давлением до десятков атмосфер, разрушающая конструкции и причиняющая тяжёлые травмы.

Пример: расчет избыточного давления ударной волны производится по эмпирической формуле: P = K · (W^{1/3} / R)^{n}, где P — избыточное давление, W — масса взрывчатки (кг), R — расстояние до точки наблюдения (м), K и n — коэффициенты, зависящие от типа взрыва. Эта формула позволяет инженерно оценить радиусы поражающих зон при различных сценариях аварий и принять соответствующие меры защиты.

Таблица 1.

Воздействие избыточного давления на человека и конструкции

Инженерная защита от пожаров и взрывов включает предотвращение образования опасной среды (удаление горючих веществ, вентиляция), ограничение источников воспламенения (искробезопасные устройства, заземление) и сдерживание последствий (преграды, клапаны, экранирующие материалы). Применяются конструктивные решения: взрывные панели, огнестойкие материалы, продуманные пути эвакуации. Используются системы раннего обнаружения (датчики дыма, температуры, пламени), автоматического тушения (спринклеры, газовые и пенные установки) и эвакуации. Особое внимание уделяется нормированию пожарной нагрузки, огнестойкости конструкций и классификации помещений. Физическое моделирование и цифровые двойники позволяют прогнозировать ЧС и повышать устойчивость систем.

Физика играет ключевую роль в обеспечении безопасности: её законы позволяют прогнозировать развитие пожаров и взрывов, оценивать риски, управлять опасными факторами и разрабатывать меры защиты. Эти знания особенно важны для студентов технических направлений — будущих инженеров и специалистов по безопасности. Понимание физики ЧС развивает критическое мышление и позволяет не только оценивать последствия, но и участвовать в их предотвращении и ликвидации.

Список литературы:

1. Hunter-ed. Four Methods of Heat Transfer [электронный ресурс]. — Режим доступа – URL: https://www.hunter-ed.com (дата обращения: 16.04.2025).
2. Lexology. Exploding Realities: Why Things Go Bang [электронный ресурс]. — Режим доступа – URL: https://www.lexology.com (дата обращения: 16.04.2025).
3. CDC. Blast Pressure Effects on the Human Body [электронный ресурс]. — Режим доступа – URL: https://www.cdc.gov (дата обращения: 16.04.2025)