Selleks, et mõista tulekahju protsessi, tuleb esmalt mõista, mis on põlemine. Keemias kirjeldatakse põlemist kui kiirelt kulgevat oksüdeerumisprotsessi, mille käigus ühinevad põlev aine (gaasilises olekus) ja hapnik ning mille tulemusena eralduvad soojus ja valgus. Teine väga levinud oksüdatsiooniprotsess on raua oksüdeerumine, aga seda ei nimetata põlemiseks, sest reaktsioon toimub ilma valguse ja kuumuse eraldumiseta ja protseduur on väga aeglane. [1]
Põlemist kirjeldatakse tavapäraselt baseeruvana kolmele põhikomponendile: kütus, õhk ja kuumus. Põlemist saab ohjata või ära hoida, kui eemaldame ühe kolmest elemendist. Kui eemaldame põleva aine, näiteks puuhalu koldest, põlemine vaibub. Kui eemaldame hapniku, näiteks asetamine kaane põleva rasvaga pannile, tuli sumbub. Kui eemaldada kuumus, näiteks jahutada keskkonda veega, siis põlemine lakkab.
Teadlased on teinud kindlaks ka põlemisprotsessi neljanda komponendi, mida nimetatakse keemiliseks ahelreaktsiooniks ja mis esineb igas põlemisprotsessis. Ahelreaktsioon algab, kui kütuses olevad molekulide vahelised ahelad on kuumuse toimel lõhustatud. Kuumuse toimel katkevad sidemed kütuse osakeste vahel ning vabanevad nn vabad radikaalid, mis reageerivad oksüdeerijaga. Sellise protsessi käigus eraldub soojust ning intensiivistub kütusest vabade radikaalide eemaldumine. Nii kaua kui on kütust, oksüdeerijat ja energijat, ei katke ahelreaktsioon, ning protsess jätkub. [1]
Oksüdeerijad on ained, mis redoksreaktsiooni käigus liidavad endaga elektrone. Kõige tuntum oksüdeerija on hapnik. Hapnik on oma loomulikus olekus gaas. Õhk on gaaside segu, mis koosneb peamiselt lämmastikust (78%), hapnikust (21%), argoonist (0,9'%) ja süsinkdioksiidist (0,04%).
Süsinik ja vesinik on kaks põhilist elementi kütustes. Sellised kütused on tuntud, kui süsivesinikud. Süsinik on oma loomulikus olekus tahke ja oluline element orgaanilistes kütustes, mis olid varem elavad organismid, näiteks naftasaadused, puit, paber, puuvill ning mitmed teised looduslikud kiud. Vesinik on põlevgaas ning lisaks teised elemendid ja komponendid, mis võivad osaleda kui kütused, sealhulgas ka metallid (nt naatrium, alumiinium ja magneesium).[1]
Enamikus põlemistes osalevad süsinik ja vesinik, mis hapnikuga ühinedes annavad tulemuseks vee ja süsinikdioksiidi. Need on kaks täieliku põlemise lõppsaadust. Täielik põlemine sõltub välistest faktoritest, mis üldjuhul annavad lisaproduktideks suitsu, vingugaasi ja mitmeid teisi põlemisgaase.
Kütus võib esineda mitmes erinevas olekus: tahke, vedel, gaasiline. Kõigi kütuste molekulid vibreerivad normaaltemperatuuril , näiteks vedelikes toimub liikumine kiiremini kui tahketes kehades, aga gaasides eelnimetatutest veelgi kiiremini. Kütuse olek on temperatuuritundlik- mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini osakesed aines liiguvad ja selle tulemusena saavad tahketest ainetest vedelad ja vedelikest gaasid. [1]
Põlemine toimub, kui kütus on aurustunud või muutunud gaasiliseks, sest oksüdeerija on gaasiline aine ning reageerimiseks peavad mõlemad protsessis osalejad olema gaasilises olekus (vaadelge küünlaleeki, mis hõljub tahi ümber). Tahkete ja vedelate kütuste gaasiliseks muutmine toimub energia kaasabil ning aine muundumist kõrgel temperatuuril nimetatakse pürolüüsiks. Mõnede kütused, nt süsinik ja mõned metallid, ei vaja muundamist teise olekusse selleks, et põleda ning nendes oksüdeerija osaleb vahetult. Kui kütus saavutab temperatuuri, mille juures jätkub muundumine ilma välise kuumuse lisamiseta , siis nimetatakse seda temperatuuri süttimistemperatuuriks. [1]
Põlemisprotsess katkeb, kui eemaldame ühe kolmest protsessis osalevast komponendist. Põlemisprotsess lõppeb, kui kogu kütus on ära põlenud. Samuti lõppeb põlemine, kui protsessist eemaldada hapnik, nt piirates täielikult õhu ligipääs põlevale materjalile. Põlemine lakkab ka siis, kui eemaldame protsessist süüteallika ning langetame temperatuuri madalamale kui seda on kütuse süttimistemperatuur.
[1] Klinoff, R. W., Introduction to fire protection, 1997
