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3月30日,四川省涼山州木裡縣雅礱江鎮立爾村發生森林火災。火災事發山林,海拔高、風大、地形複雜,爆燃的山火瞬間吞噬30名撲火人員的生命。為什麼消防員的防護服無法保護他們?現在的隔熱技術到底是什麼樣的水平?隔熱材料能阻止多少熱量進入人體?能不能給出一個稍微靠譜些的計算?
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  • 1 # 力學Nerd王小胖

    頭七之際,向英勇的消防員致敬默哀。下面我從熱力學的角度,為大家詳細解答一下,消防服究竟能隔多少熱,人體能否承受住高溫。

    1、消防服的引數

    為了保證消防隊員活動的自由行,消防服在隔熱方面有所犧牲。而且,除了身體防護之外,頭部僅有一層帽子和遮擋披肩,眼部附近是裸露在外的,如下圖所示。

    消防服的主體是採用阻燃材料製成,具有阻燃、隔熱、透氣的作用。實際上,隔熱與透氣是兩個互相矛盾的對立面。消防服的阻燃材料主要有芳綸水刺氈,還有一些阻燃黏膠混紡面料。實際上,這些阻燃面料的導熱係數都差不多,約0.25W/m*k左右。即:單位面積的面料,溫度變化1k時傳導了0.25瓦的熱量。相對於金屬的50左右的導熱係數,這個值可以說時非常小。此外,比熱容為840J/kg*k(以石棉作參考,即:單位質量的面料,溫度變化1k儲存了840J的熱量。消防服的厚度一般部超過5mm。

    除了這些基本的引數外,另一個重要引數:熱防護性(TPP值)。對於較好的消防服,起值可以達到28cal/cm2,這個值反應的是,單位面積內燒傷所需時間和對於的熱通量。熱通量越大,時間越短,則越不利。

    2、熱傳導計算

    根據上述引數,透過計算我們發現,當外部406°的時候,內部溫度達到了40.8°。

    森林火災爆燃時,溫度可達1000°,如下圖,當外界溫度接近1000°時,內部溫度可達445°。儘管爆燃的持續時間並不長,但是瞬間人體感受到445℃的高溫,也是無法承受的。

    3、總結

    正如前面所說,為了便捷性,在一定程度上犧牲了消防服的隔熱性。從熱傳導的角度來講,當外界接近1000℃時,內部溫度高達445℃,人體難以承受。

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