Σπίτι · Σε μια σημείωση · Πώς καίγεται η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα; Η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα καίει τελείως διαφορετικά από ό,τι στη γη - οι επιστήμονες αντιμετώπισαν ένα περίεργο φαινόμενο Θα καεί ένα κερί σε ένα διαστημόπλοιο;

Πώς καίγεται η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα; Η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα καίει τελείως διαφορετικά από ό,τι στη γη - οι επιστήμονες αντιμετώπισαν ένα περίεργο φαινόμενο Θα καεί ένα κερί σε ένα διαστημόπλοιο;

Πολλοί από αυτούς που παρακολούθησαν την καλτ αμερικανική ταινία " Πόλεμος των άστρων», θυμούνται ακόμα τα εντυπωσιακά πλάνα με εκρήξεις, γλώσσες φλόγας, καμένα συντρίμμια να πετούν προς όλες τις κατευθύνσεις... Θα μπορούσε να επαναληφθεί μια τόσο τρομερή σκηνή στον πραγματικό χώρο; Σε έναν χώρο εντελώς χωρίς αέρα; Για να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση, ας προσπαθήσουμε πρώτα να καταλάβουμε πώς θα ανάψει ένα συνηθισμένο κερί διαστημικός σταθμός.

Τι είναι η καύση; Αυτή είναι μια απελευθέρωση χημικής αντίδρασης οξείδωσης μεγάλη ποσότηταθερμότητας και του σχηματισμού θερμών προϊόντων καύσης. Η διαδικασία καύσης μπορεί να συμβεί μόνο με την παρουσία μιας εύφλεκτης ουσίας, του οξυγόνου, και υπό την προϋπόθεση ότι τα προϊόντα οξείδωσης αφαιρούνται από τη ζώνη καύσης.

Ας δούμε πώς λειτουργεί το κερί και τι ακριβώς καίει σε αυτό. Ένα κερί είναι ένα φυτίλι στριμμένο από βαμβακερές κλωστές, γεμάτο με κερί, παραφίνη ή στεαρίνη. Πολλοί πιστεύουν ότι το ίδιο το φυτίλι καίγεται, αλλά αυτό δεν είναι έτσι. Είναι η ουσία γύρω από το φυτίλι, ή μάλλον ο ατμός του, που καίει. Το φυτίλι χρειάζεται ώστε το κερί (παραφίνη, στεαρίνη) που έχει λιώσει από τη θερμότητα της φλόγας να ανεβαίνει μέσα από τα τριχοειδή του στη ζώνη καύσης.

Για να το ελέγξετε αυτό, μπορείτε να κάνετε ένα μικρό πείραμα. Σβήστε το κερί και φέρτε αμέσως το αναμμένο σπίρτο σε ένα σημείο δύο ή τρία εκατοστά πάνω από το φυτίλι, όπου ανεβαίνει ο ατμός του κεριού. Θα φουντώσουν από το ματς, μετά το οποίο η φωτιά θα πέσει στο φυτίλι και το κερί θα ανάψει ξανά (για περισσότερες λεπτομέρειες, βλ.).

Άρα, υπάρχει μια εύφλεκτη ουσία. Υπάρχει επίσης αρκετό οξυγόνο στον αέρα. Τι γίνεται με την αφαίρεση των προϊόντων καύσης; Δεν υπάρχουν προβλήματα με αυτό στη γη. Ο αέρας, που θερμαίνεται από τη θερμότητα μιας φλόγας κεριού, γίνεται λιγότερο πυκνός από τον κρύο αέρα που τον περιβάλλει και ανεβαίνει προς τα πάνω μαζί με τα προϊόντα καύσης (σχηματίζουν μια γλώσσα φλόγας). Εάν τα προϊόντα καύσης, τα οποία είναι το διοξείδιο του άνθρακα CO 2 και οι υδρατμοί, παραμείνουν στη ζώνη αντίδρασης, η καύση θα σταματήσει γρήγορα. Είναι εύκολο να το επαληθεύσετε: τοποθετήστε ένα αναμμένο κερί σε ένα ψηλό ποτήρι - θα σβήσει.

Τώρα ας σκεφτούμε τι θα συμβεί με ένα κερί σε έναν διαστημικό σταθμό, όπου όλα τα αντικείμενα βρίσκονται σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Η διαφορά στην πυκνότητα του ζεστού και του κρύου αέρα δεν θα προκαλεί πλέον φυσική συναγωγή, και μέσω για λίγο καιρόδεν θα μείνει οξυγόνο στη ζώνη καύσης. Όμως σχηματίζεται περίσσεια μονοξειδίου του άνθρακα (μονοξείδιο του άνθρακα) CO. Ωστόσο, για λίγα λεπτά ακόμη το κερί θα καεί και η φλόγα θα πάρει το σχήμα μιας μπάλας που περιβάλλει το φυτίλι.

Είναι εξίσου ενδιαφέρον να γνωρίζουμε τι χρώμα θα είναι η φλόγα του κεριού στον διαστημικό σταθμό. Στο έδαφος, κυριαρχείται από μια κίτρινη απόχρωση, που προκαλείται από τη λάμψη των καυτών σωματιδίων αιθάλης. Τυπικά, η φωτιά καίγεται σε θερμοκρασία 1227-1721 o C. Σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, παρατηρήθηκε ότι καθώς η καύσιμη ουσία εξαντλείται, η «ψυχρή» καύση ξεκινά σε θερμοκρασία 227-527 o C. Υπό αυτές τις συνθήκες, ένα μείγμα κορεσμένοι υδρογονάνθρακες στο κερί απελευθερώνουν υδρογόνο Η2, το οποίο δίνει στη φλόγα μια μπλε απόχρωση.

Έχει ανάψει κανείς αληθινά κεριά στο διάστημα; Αποδεικνύεται ότι το άναψαν - σε τροχιά. Αυτό έγινε για πρώτη φορά το 1992 στην πειραματική ενότητα του Διαστημικού Λεωφορείου, στη συνέχεια ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟ NASA Columbia, το 1996, το πείραμα επαναλήφθηκε στο σταθμό Mir. Φυσικά, αυτή η δουλειά δεν έγινε από απλή περιέργεια, αλλά για να καταλάβουμε ποιες συνέπειες μπορεί να οδηγήσει μια πυρκαγιά στο σταθμό και πώς να την αντιμετωπίσουμε.

Από τον Οκτώβριο του 2008 έως τον Μάιο του 2012, παρόμοια πειράματα πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο ενός έργου της NASA στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Αυτή τη φορά οι αστροναύτες εξέτασαν εύφλεκτες ουσίες σε απομονωμένο θάλαμο στο διαφορετικές πιέσειςκαι διαφορετική περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Στη συνέχεια εγκαταστάθηκε η «ψυχρή» καύση στο χαμηλές θερμοκρασίες.

Ας θυμηθούμε ότι τα προϊόντα καύσης στη γη είναι, κατά κανόνα, διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμοί. Στην έλλειψη βαρύτητας, υπό συνθήκες καύσης σε χαμηλές θερμοκρασίες, απελευθερώνονται κυρίως τοξικές ουσίες μονοξείδιο του άνθρακακαι φορμαλδεΰδη.

Οι ερευνητές συνεχίζουν να μελετούν την καύση σε μηδενική βαρύτητα. Ίσως τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων να αποτελέσουν τη βάση για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, γιατί σχεδόν ό,τι γίνεται για το διάστημα, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα βρίσκει εφαρμογή στη γη.

Τώρα καταλαβαίνουμε ότι ο σκηνοθέτης Τζορτζ Λούκας, ο οποίος σκηνοθέτησε το Star Wars, έκανε ακόμα ένα μεγάλο λάθος στην απεικόνιση της αποκαλυπτικής έκρηξης ενός διαστημικού σταθμού. Στην πραγματικότητα, ο σταθμός που εκρήγνυται θα εμφανιστεί ως μια σύντομη, φωτεινή λάμψη. Μετά από αυτό, θα μείνει μια τεράστια γαλαζωπή μπάλα, η οποία θα σβήσει πολύ γρήγορα. Και αν ξαφνικά κάτι ανάψει πραγματικά στο σταθμό, πρέπει να απενεργοποιήσετε αμέσως αυτόματα την τεχνητή κυκλοφορία του αέρα. Και τότε η φωτιά δεν θα συμβεί.

Κερί- αδιαφανής, λιπαρή στην αφή, συμπαγής μάζα που λιώνει όταν θερμαίνεται. Αποτελείται από εστέρες λιπαρών οξέων φυτικής και ζωικής προέλευσης.

Παραφίνη- ένα κηρώδες μείγμα κορεσμένων υδρογονανθράκων.

Στεατίνη- ένα κηρώδες μείγμα στεατικού και παλμιτικού οξέος με ένα μείγμα άλλων κορεσμένων και ακόρεστων λιπαρών οξέων.

Φυσική μεταφορά- η διαδικασία μεταφοράς θερμότητας που προκαλείται από την κυκλοφορία των μαζών αέρα όταν θερμαίνονται άνισα σε ένα βαρυτικό πεδίο. Όταν τα κατώτερα στρώματα θερμαίνονται, γίνονται ελαφρύτερα και ανυψώνονται, και τα ανώτερα στρώματα, αντίθετα, κρυώνουν, γίνονται βαρύτερα και βυθίζονται, μετά από τα οποία η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά.

Πυρκαγιά σε μηδενική βαρύτητα 12 Σεπτεμβρίου 2015

Στα αριστερά είναι ένα κερί που καίει στη Γη, και στα δεξιά είναι σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας.

Εδώ είναι οι λεπτομέρειες...

Ένα πείραμα που διεξήχθη στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό έδωσε απροσδόκητα αποτελέσματα - μια ανοιχτή φλόγα συμπεριφέρθηκε εντελώς διαφορετικά από ό,τι περίμεναν οι επιστήμονες.

Όπως θέλουν να πουν ορισμένοι επιστήμονες, η φωτιά είναι η παλαιότερη και η πιο επιτυχημένη χημικό πείραμαανθρωπότητα. Πράγματι, η φωτιά ήταν πάντα με την ανθρωπότητα: από τις πρώτες φωτιές στις οποίες τηγανίστηκε το κρέας, μέχρι τη φλόγα της μηχανής πυραύλων που έφερε τον άνθρωπο στο φεγγάρι. Με σε μεγάλο βαθμό, η φωτιά είναι σύμβολο και όργανο προόδου του πολιτισμού μας.

Ο Δρ Forman A. Williams, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, έχει εργαστεί από καιρό στη μελέτη της φλόγας. Συνήθως η φωτιά είναι μια πολύ περίπλοκη διαδικασίαχιλιάδες διασυνδεδεμένοι χημικές αντιδράσεις. Για παράδειγμα, σε μια φλόγα κεριού, τα μόρια υδρογονάνθρακα εξατμίζονται από το φυτίλι, διασπώνται από τη θερμότητα και συνδυάζονται με οξυγόνο για να παράγουν φως, θερμότητα, CO2 και νερό. Μερικά από τα θραύσματα υδρογονανθράκων, με τη μορφή μορίων σε σχήμα δακτυλίου που ονομάζονται πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, σχηματίζουν αιθάλη, η οποία μπορεί επίσης να καεί ή να μετατραπεί σε καπνό. Το γνωστό σχήμα δακρύου μιας φλόγας κεριού δίνεται από τη βαρύτητα και τη μεταφορά: ζεστός αέραςσηκώνεται και τραβάει φρέσκο ​​στη φλόγα κρύος αέρας, λόγω του οποίου η φλόγα τεντώνεται προς τα πάνω.

Αλλά αποδεικνύεται ότι στη μηδενική βαρύτητα όλα συμβαίνουν διαφορετικά. Σε ένα πείραμα που ονομάζεται FLEX, οι επιστήμονες μελέτησαν τη φωτιά στο ISS για να αναπτύξουν τεχνολογίες για την κατάσβεση πυρκαγιών σε μηδενική βαρύτητα. Οι ερευνητές άναψαν μικρές φυσαλίδες επτανίου μέσα σε έναν ειδικό θάλαμο και παρακολούθησαν πώς συμπεριφερόταν η φλόγα.

Οι επιστήμονες έχουν συναντήσει περίεργο φαινόμενο. Σε συνθήκες μικροβαρύτητας, η φλόγα καίει διαφορετικά· σχηματίζει μικρές μπάλες. Αυτό το φαινόμενο ήταν αναμενόμενο γιατί, σε αντίθεση με τις φλόγες στη Γη, στην έλλειψη βάρους βρίσκονται οξυγόνο και καύσιμα λεπτό στρώμαστην επιφάνεια της σφαίρας, Αυτό απλό κύκλωμα, που είναι διαφορετικό από το επίγειο πυρ. Ωστόσο, ανακαλύφθηκε ένα περίεργο πράγμα: οι επιστήμονες παρατήρησαν τη συνεχιζόμενη καύση βολίδων ακόμη και αφού, σύμφωνα με όλους τους υπολογισμούς, η καύση θα έπρεπε να είχε σταματήσει. Την ίδια ώρα, η φωτιά πέρασε στο λεγόμενο ψυχρή φάση– κάηκε πολύ αδύναμα, τόσο που δεν φαινόταν η φλόγα. Ωστόσο, ήταν μια φωτιά και η φλόγα θα μπορούσε να ξεσπάσει αμέσως μεγάλη δύναμησε επαφή με καύσιμο και οξυγόνο.

Συνήθως μια ορατή φωτιά καίει όταν υψηλή θερμοκρασίαμεταξύ 1227 και 1727 βαθμών Κελσίου. Οι φυσαλίδες επτανίου στον ISS έκαιγαν επίσης έντονα σε αυτή τη θερμοκρασία, αλλά καθώς το καύσιμο τελείωσε και ψύχθηκε, άρχισε μια εντελώς διαφορετική καύση - κρύα. Γίνεται σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία 227-527 βαθμών Κελσίου και δεν παράγει αιθάλη, CO2 και νερό, αλλά το πιο τοξικό μονοξείδιο του άνθρακα και φορμαλδεΰδη.

Παρόμοιοι τύποι ψυχρής φλόγας έχουν αναπαραχθεί σε εργαστήρια στη Γη, αλλά υπό βαρυτικές συνθήκες μια τέτοια φωτιά είναι ασταθής και πάντα γρήγορα σβήνει. Στο ISS, ωστόσο, μια κρύα φλόγα μπορεί να καίει σταθερά για αρκετά λεπτά. Αυτή δεν είναι μια πολύ ευχάριστη ανακάλυψη, καθώς η ψυχρή φωτιά ενέχει αυξημένο κίνδυνο: αναφλέγεται πιο εύκολα, μεταξύ άλλων και αυθόρμητα, είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί και, επιπλέον, απελευθερώνει περισσότερες τοξικές ουσίες. Από την άλλη, το άνοιγμα μπορεί να βρει πρακτική χρήση, για παράδειγμα, στην τεχνολογία HCCI, η οποία περιλαμβάνει την ανάφλεξη του καυσίμου σε βενζινοκινητήρες όχι από μπουζί, αλλά από ψυχρή φλόγα.

Πολλές φυσικές διεργασίες προχωρούν διαφορετικά από ό,τι στη Γη, και η καύση δεν αποτελεί εξαίρεση. Μια φλόγα συμπεριφέρεται εντελώς διαφορετικά στη μηδενική βαρύτητα, παίρνοντας ένα σφαιρικό σχήμα. Η φωτογραφία δείχνει την καύση μιας σταγόνας αιθυλενίου στον αέρα υπό συνθήκες μικροβαρύτητας. Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε κατά τη διάρκεια ενός πειράματος για τη μελέτη της φυσικής της καύσης σε έναν ειδικό πύργο 30 μέτρων (2,2-Second Drop Tower) στο Ερευνητικό Κέντρο Glenn, που δημιουργήθηκε για να αναπαράγει τις συνθήκες της μικροβαρύτητας κατά την ελεύθερη πτώση. Πολλά πειράματα που έγιναν αργότερα σε διαστημόπλοια υποβλήθηκαν σε προκαταρκτικές δοκιμές σε αυτόν τον πύργο, γι' αυτό και ονομάζεται "πύλη στο διάστημα".

Το σφαιρικό σχήμα της φλόγας εξηγείται από το γεγονός ότι σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας δεν υπάρχει ανοδική κίνηση του αέρα και δεν συμβαίνει μεταφορά των θερμών και ψυχρών στρωμάτων της, κάτι που στη Γη «τραβάει» τη φλόγα σε σχήμα σταγόνας. Δεν υπάρχει αρκετή εισροή φλόγας για να καεί καθαρός αέρας, που περιέχει οξυγόνο, και αποδεικνύεται μικρότερο και όχι τόσο ζεστό. Το κίτρινο-πορτοκαλί χρώμα της φλόγας, που είναι γνωστό σε εμάς στη Γη, προκαλείται από τη λάμψη των σωματιδίων αιθάλης που ανεβαίνουν προς τα πάνω με ένα ζεστό ρεύμα αέρα. Σε μηδενική βαρύτητα, η φλόγα αποκτά μπλε χρώμα, επειδή σχηματίζεται λίγη αιθάλη (αυτό απαιτεί θερμοκρασία μεγαλύτερη από 1000 ° C) και η αιθάλη που υπάρχει θα λάμπει μόνο στην υπέρυθρη περιοχή λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας. Στην επάνω φωτογραφία υπάρχει ακόμα ένα κίτρινο-πορτοκαλί χρώμα στη φλόγα, αφού καταγράφηκε το πρώιμο στάδιο της ανάφλεξης, όταν υπάρχει ακόμα αρκετό οξυγόνο.

Οι μελέτες καύσης υπό συνθήκες μικροβαρύτητας είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τη διασφάλιση της ασφάλειας των διαστημικών σκαφών. Πειράματα καταστολής πυρκαγιάς (FLEX) πραγματοποιούνται εδώ και αρκετά χρόνια σε ειδικό διαμέρισμα στο ISS. Οι ερευνητές αναφλέγουν μικρές σταγόνες καυσίμου (όπως επτάνιο και μεθανόλη) σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα. Μια μικρή μπάλα καυσίμου καίγεται για περίπου 20 δευτερόλεπτα, που περιβάλλεται από μια σφαίρα φωτιάς με διάμετρο 2,5–4 mm, μετά την οποία η σταγόνα μειώνεται μέχρι να σβήσει η φλόγα ή να τελειώσει το καύσιμο. Το πιο απροσδόκητο αποτέλεσμα ήταν ότι μια σταγόνα επτανίου, μετά από ορατή καύση, εισήλθε στη λεγόμενη «ψυχρή φάση» - η φλόγα έγινε τόσο αδύναμη που δεν μπορούσε να δει. Και όμως ήταν καύση: η φωτιά μπορούσε να φουντώσει αμέσως όταν αλληλεπιδρούσε με το οξυγόνο ή το καύσιμο.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές, όταν κανονική καύσηη θερμοκρασία της φλόγας κυμαίνεται μεταξύ 1227°C και 1727°C - σε αυτή τη θερμοκρασία στο πείραμα υπήρχε ορατή φωτιά. Καθώς το καύσιμο καιγόταν, ξεκίνησε ένα «κρύο έγκαυμα»: η φλόγα ψύχθηκε στους 227–527 °C και δεν παρήγαγε αιθάλη, διοξείδιο του άνθρακα και νερό, αλλά πιο τοξικά υλικά - φορμαλδεΰδη και μονοξείδιο του άνθρακα. Κατά τη διάρκεια του πειράματος FLEX, επιλέχθηκε επίσης η λιγότερο εύφλεκτη ατμόσφαιρα με βάση διοξείδιο του άνθρακακαι ήλιο, το οποίο θα συμβάλει στη μείωση του κινδύνου πυρκαγιών διαστημικών σκαφών στο μέλλον.

Για την καύση και τη φλόγα στη Γη και σε μηδενική βαρύτητα, δείτε επίσης:
Konstantin Bogdanov "Πού είναι θαμμένος ο σκύλος;" - "5. Τι είναι η φωτιά; .

Janash Bannikov

Γιατί συμβαίνει καθόλου η καύση; Όταν θερμαίνεται οργανική ύληπάνω από μια ορισμένη τιμή κατωφλίου - τη θερμοκρασία ανάφλεξης - ξεκινά η ενεργή αντίδρασή τους με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο.

Η κύρια σύνθεση των ατόμων σε οργανικές ουσίες είναι ο άνθρακας (C) και το υδρογόνο (Η). Ο άνθρακας ενώνεται με το οξυγόνο για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και το υδρογόνο σχηματίζει νερό (H20). Η αντίδραση, με τη σειρά της, απελευθερώνει θερμότητα, η οποία εξασφαλίζει τη συνέχισή της. Έτσι, για να συμβεί κατ' αρχήν η καύση, απαιτούνται δύο προϋποθέσεις:
1) έτσι ώστε η θερμοκρασία ανάφλεξης να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία καύσης
2) παρέχει επαρκή ροή οξυγόνου για να συνεχιστεί η αντίδραση.

Γιατί η φλόγα του κεριού δείχνει προς τα πάνω; Κατά τη διάρκεια της καύσης, ο αέρας που θερμαίνεται από τη φλόγα ορμάει προς τα πάνω (θυμηθείτε τη φυσική; Ο θερμός αέρας είναι ελαφρύτερος, άρα ανεβαίνει. Πιο συγκεκριμένα, μετατοπίζεται από ψυχρότερο και επομένως βαρύτερο.) Ο ψυχρός αέρας, που περιέχει περισσότερο οξυγόνο, ρέει στο μέρος που εκκενώθηκε με ζεστό αέρα. Προφανώς, αν καλύψετε ένα κερί, για παράδειγμα, γυάλινο βαζάκι, τότε το κερί θα σβήσει αρκετά γρήγορα - μόλις αντιδράσει όλο το οξυγόνο. Παρεμπιπτόντως, ένα ακόμη ενδιαφέρον Ρωτήστε. Γιατί, παρόλο που το διοξείδιο του άνθρακα είναι αόρατο και οι υδρατμοί είναι ορατοί μόνο όταν υπάρχει πολύς, μπορούμε να δούμε καθαρά τη φλόγα ενός κεριού; Βλέπουμε θερμαινόμενα σωματίδια άκαυτης ύλης. Ακριβώς αυτά που σχηματίζουν αιθάλη (αιθάλη). Μπορούμε να το δούμε αν κρατήσουμε, για παράδειγμα, ένα κουτάλι πάνω από τη φλόγα.

Τώρα, επιτέλους, επιστρέφουμε στα πρόβατά μας. Δηλαδή στο ερώτημα αν ένα κερί θα καεί σε μηδενική βαρύτητα. Προφανώς το ερώτημα προέκυψε με βάση το σκεπτικό ότι εφόσον δεν υπάρχει βαρύτητα, τότε ο ζεστός αέρας δεν θα αντικατασταθεί από κρύο αέρα και τα προβλήματα θα ξεκινήσουν με την εισροή οξυγόνου. Ωστόσο, εδώ η θερμική κίνηση έρχεται στη διάσωση. Τα θερμαινόμενα μόρια διοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών κινούνται αρκετές φορές γρηγορότερα από τα μόρια οξυγόνου, κάτι που μπορεί, καταρχήν, να επιτρέψει σε ένα κερί να καεί. Έτσι, για να συνοψίσουμε, καταλήγουμε. Κατ 'αρχήν, ένα κερί μπορεί να καεί, αν και είναι αδύναμο.

Παρεμπιπτόντως, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έκανε κάποτε αυτή την ερώτηση και ο ίδιος απάντησε αρνητικά. Χωρίς ροή αέρα, χωρίς καύση. Όμως η εμπειρία έχει αποδείξει το αντίθετο.

http://evolutsia.com/content/view/3057/40/

Το πείραμα FLEX, που πραγματοποιήθηκε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, έδωσε απροσδόκητα αποτελέσματα - η ανοιχτή φλόγα συμπεριφέρθηκε εντελώς διαφορετικά από ό,τι περίμεναν οι επιστήμονες.

Όπως θέλουν να πουν ορισμένοι επιστήμονες, η φωτιά είναι το παλαιότερο και πιο επιτυχημένο χημικό πείραμα της ανθρωπότητας. Πράγματι, η φωτιά ήταν πάντα με την ανθρωπότητα: από τις πρώτες φωτιές στις οποίες τηγανίστηκε το κρέας, μέχρι τη φλόγα της μηχανής πυραύλων που έφερε τον άνθρωπο στο φεγγάρι. Σε γενικές γραμμές, η φωτιά είναι σύμβολο και όργανο προόδου του πολιτισμού μας.


Η διαφορά στη φλόγα στη Γη (αριστερά) και στη μηδενική βαρύτητα (δεξιά) είναι προφανής. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, η ανθρωπότητα θα πρέπει και πάλι να κυριαρχήσει στη φωτιά - αυτή τη φορά στο διάστημα.

Ο Δρ Forman A. Williams, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, έχει εργαστεί από καιρό στη μελέτη της φλόγας. Τυπικά, η φωτιά είναι μια πολύπλοκη διαδικασία χιλιάδων διασυνδεδεμένων χημικών αντιδράσεων. Για παράδειγμα, σε μια φλόγα κεριού, τα μόρια υδρογονάνθρακα εξατμίζονται από το φυτίλι, διασπώνται από τη θερμότητα και συνδυάζονται με οξυγόνο για να παράγουν φως, θερμότητα, CO2 και νερό. Μερικά από τα θραύσματα υδρογονανθράκων, με τη μορφή μορίων σε σχήμα δακτυλίου που ονομάζονται πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, σχηματίζουν αιθάλη, η οποία μπορεί επίσης να καεί ή να μετατραπεί σε καπνό. Το γνωστό σχήμα δακρύου μιας φλόγας κεριού δίνεται από τη βαρύτητα και τη μεταφορά: ο ζεστός αέρας ανεβαίνει και έλκει φρέσκο ​​κρύο αέρα μέσα στη φλόγα, προκαλώντας τη διάταση της φλόγας προς τα πάνω.

Αλλά αποδεικνύεται ότι στη μηδενική βαρύτητα όλα συμβαίνουν διαφορετικά. Σε ένα πείραμα που ονομάζεται FLEX, οι επιστήμονες μελέτησαν τη φωτιά στο ISS για να αναπτύξουν τεχνολογίες για την κατάσβεση πυρκαγιών σε μηδενική βαρύτητα. Οι ερευνητές άναψαν μικρές φυσαλίδες επτανίου μέσα σε έναν ειδικό θάλαμο και παρακολούθησαν πώς συμπεριφερόταν η φλόγα.

Οι επιστήμονες αντιμετώπισαν ένα περίεργο φαινόμενο. Σε συνθήκες μικροβαρύτητας, η φλόγα καίει διαφορετικά· σχηματίζει μικρές μπάλες. Αυτό το φαινόμενο ήταν αναμενόμενο γιατί, σε αντίθεση με τη φωτιά στη Γη, στην έλλειψη βαρύτητας το οξυγόνο και το καύσιμο εμφανίζονται σε ένα λεπτό στρώμα στην επιφάνεια της σφαίρας.Αυτό είναι ένα απλό σχέδιο που διαφέρει από τη φωτιά στη Γη. Ωστόσο, ανακαλύφθηκε ένα περίεργο πράγμα: οι επιστήμονες παρατήρησαν τη συνεχιζόμενη καύση βολίδων ακόμη και αφού, σύμφωνα με όλους τους υπολογισμούς, η καύση θα έπρεπε να είχε σταματήσει. Ταυτόχρονα, η φωτιά μπήκε στη λεγόμενη ψυχρή φάση - έκαιγε πολύ αδύναμα, τόσο που δεν φαινόταν η φλόγα. Ωστόσο, ήταν μια καύση και η φλόγα μπορούσε να εκραγεί αμέσως σε φλόγες με μεγάλη δύναμη όταν έρθει σε επαφή με καύσιμο και οξυγόνο.

Τυπικά ορατή φωτιά καίει σε υψηλή θερμοκρασία μεταξύ 1227 και 1727 βαθμών Κελσίου. Οι φυσαλίδες επτανίου στον ISS έκαιγαν επίσης έντονα σε αυτή τη θερμοκρασία, αλλά καθώς το καύσιμο τελείωσε και ψύχθηκε, άρχισε μια εντελώς διαφορετική καύση - κρύα. Γίνεται σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία 227-527 βαθμών Κελσίου και δεν παράγει αιθάλη, CO2 και νερό, αλλά το πιο τοξικό μονοξείδιο του άνθρακα και φορμαλδεΰδη.

Παρόμοιοι τύποι ψυχρής φλόγας έχουν αναπαραχθεί σε εργαστήρια στη Γη, αλλά υπό βαρυτικές συνθήκες μια τέτοια φωτιά είναι ασταθής και πάντα γρήγορα σβήνει. Στο ISS, ωστόσο, μια κρύα φλόγα μπορεί να καίει σταθερά για αρκετά λεπτά. Αυτή δεν είναι μια πολύ ευχάριστη ανακάλυψη, καθώς η ψυχρή φωτιά ενέχει αυξημένο κίνδυνο: αναφλέγεται πιο εύκολα, μεταξύ άλλων και αυθόρμητα, είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί και, επιπλέον, απελευθερώνει περισσότερες τοξικές ουσίες. Από την άλλη πλευρά, η ανακάλυψη μπορεί να βρει πρακτική εφαρμογή, για παράδειγμα, στην τεχνολογία HCCI, η οποία περιλαμβάνει την ανάφλεξη του καυσίμου σε βενζινοκινητήρες όχι από κεριά, αλλά από κρύα φλόγα.