Ασυνήθιστα πειράματα στο διάστημα. Το μπούμερανγκ επιστρέφει! Αναμμένο κερί σε 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; Αυτό χημική αντίδρασηοξείδωση με απελευθέρωση 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.

Πλησιάζοντας Νέος χρόνος, και οι αστροναύτες στον τροχιακό σταθμό ετοιμάζονται να τον συναντήσουν. Ζητούν από το επόμενο μεταφορικό πλοίο να τους στείλει κεριά. Αλλά οι μηχανικοί στη Γη πιστεύουν ότι δεν υπάρχει λόγος να στέλνουμε κεριά, αφού δεν θα καούν με μηδενική βαρύτητα.
Τι πιστεύετε, θα καεί ένα συνηθισμένο κερί σε μηδενική βαρύτητα;

Απάντηση
Για να καεί ένα κερί, είναι απαραίτητη μια συνεχής ροή οξυγόνου στη φλόγα του. Υπό επίγειες συνθήκες, αυτή η εισροή συμβαίνει λόγω μεταφοράς. Τα θερμά αέρια που προκύπτουν από την καύση της στεαρίνης είναι ελαφρύτερα από τον αέρα και ως εκ τούτου ανεβαίνουν προς τα πάνω και στη θέση τους εισέρχονται νέα τμήματα αέρα. Ως αποτέλεσμα, διασφαλίζεται η ροή οξυγόνου στη φλόγα και η απομάκρυνση των αερίων μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) από τη ζώνη καύσης. Είναι σαφές ότι σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας δεν θα υπάρχει συναγωγή. Θα υπάρχει μόνο μια ασθενής ροή αέρα λόγω ροή αέραμέσα στο διαστημόπλοιο, καθώς και εισροή λόγω της διαστολής των προϊόντων καύσης και λόγω της διάχυσης. Οι διαδικασίες που αναφέρονται είναι αδύναμες και αν θα επαρκούν για να κάψουν ένα κερί θα μπορούσε να προσδιοριστεί μόνο πειραματικά.

Παρεμπιπτόντως Τέτοια πειράματα πραγματοποιήθηκαν στον διαστημικό σταθμό Mir το 1996. Αποδείχθηκε ότι ένα κερί μπορεί να καεί με μηδενική βαρύτητα. Σε ένα πείραμα, ένα κερί έκαιγε για 45 λεπτά. Ωστόσο, στη μηδενική βαρύτητα ένα κερί καίει διαφορετικά από ό,τι στη Γη. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν ρεύματα μεταφοράς, η φλόγα του κεριού δεν έχει επίμηκες σχήμα, όπως στις επίγειες συνθήκες, αλλά σφαιρικό σχήμα. Ελλείψει μεταφοράς, η φλόγα ψύχεται λιγότερο, επομένως η θερμοκρασία της είναι υψηλότερη από ό,τι στη Γη. Η στεαρίνη στο κερί γίνεται πολύ ζεστή και απελευθερώνει υδρογόνο, το οποίο καίγεται με μια μπλε φλόγα.

Νομίζω

Σε πειράματα με ένα κερί σε μηδενική βαρύτητα, μερικές φορές εμφανιζόταν ένας τρόπος καύσης με περιοδικές μικροεκρήξεις, που οδήγησαν σε απότομες διακυμάνσεις στη φλόγα.
Γιατί έγιναν μικροεκρήξεις;

Απάντηση
Λόγω της έλλειψης μεταφοράς, η φλόγα του κεριού ψύχθηκε λιγότερο, πράγμα που σημαίνει ότι η θερμοκρασία του ήταν υψηλή. Η στεαρίνη στο κερί υπερθερμάνθηκε πολύ και άρχισε να εξατμίζεται. Η συγκέντρωση ατμού στεαρίνης στον αέρα κοντά στη φλόγα αυξήθηκε μέχρι να σχηματιστεί ένα εκρηκτικό μείγμα. Ακολούθησε μια μικρή έκρηξη, ενώ τα προϊόντα της καύσης παρασύρθηκαν από το κύμα έκρηξης και στη θέση τους ήρθε Καθαρός αέρας. Εάν η έκρηξη δεν ήταν πολύ δυνατή, τότε το κερί συνέχιζε να καίει, μια νέα μερίδα στεαρίνης εξατμίστηκε από την επιφάνειά του και ακολουθούσε η επόμενη έκρηξη.

Φλόγα κεριού: α) σε συνθήκες βαρύτητας. β) σε συνθήκες έλλειψης βαρύτηταςhttp://n-t.ru/tp/nr/pn.htm

Νομίζω

Πώς μπορούμε να εξασφαλίσουμε περισσότερα έντονη καύσηκεριά ή κανονικά σπίρτα; Προτείνετε διαφορετικούς τρόπους.

Απάντηση
Μπορείτε να φυσήξετε σε ένα σπίρτο. Μπορείτε να αρχίσετε να περιστρέφετε το σπίρτο σε κύκλο, διασφαλίζοντας έτσι την κίνηση του αγώνα σε σχέση με τον αέρα. Μπορείτε να ρίξετε ένα σπίρτο. Σε ένα από ντοκιμαντέρσχετικά με την έλλειψη βαρύτητας, παρουσιάστηκε η ακόλουθη πλοκή: ένα πεταμένο σπίρτο κινήθηκε ομαλά μέσα στο διαστημόπλοιο και κάηκε αρκετά έντονα λόγω της παροχής νέων μερών αέρα στη φλόγα του.http://mgnwww.larc.nasa.gov/db/combustion/combustion.htmlhttp://science.msfc.nasa.gov/newhome/headlines/msad08jul97_1.htm

ΕΚΡΗΞΗ ΣΕ ΑΡΤΟΠΟΙΕΙΟ

Στην αρχαιότητα, ο αρτοποιός χρησιμοποιούσε ένα σίγουρο φάρμακο για να αντιμετωπίσει τις ενοχλητικές μύγες. Παίρνοντας μια χούφτα αλεύρι, το πέταξε στον αέρα και του έβαλε φωτιά. Ένα σύννεφο αλεύρι φούντωσε. Φλόγα, παλαμάκια - και τα ενοχλητικά έντομα είχαν φύγει. Αυτή η μέθοδος πάντα βοηθούσε, αν και μερικές φορές το γυαλί από τα παράθυρα πετούσε έξω από το βαμβάκι. Ωστόσο, στις 14 Δεκεμβρίου 1785, μια καταστροφή συνέβη στο Τορίνο (Ιταλία). Αποφασίζοντας να χρησιμοποιήσει μια δοκιμασμένη μέθοδο για να απαλλαγεί από τις μύγες, ο άτυχος φούρναρης ανατίναξε ολόκληρο το νοικοκυριό του. Ο ίδιος και οι βοηθοί του πέθαναν κάτω από τα ερείπια του φούρνου. Το 1979, σκόνη από αλεύρι εξερράγη σε έναν από τους αλευρόμυλους στη Βρέμη. Ως αποτέλεσμα, 14 νεκροί, 17 τραυματίες, ζημιές - 100 εκατομμύρια μάρκα.
Θα μπορούσε πραγματικά η σκόνη από αλεύρι να προκαλέσει τρομερές εκρήξεις; Τελικά, δεν είναι διάσπαρτος δυναμίτης στον αέρα, αλλά μόνο σωματίδια αλευριού;Volkov A. Adventures of dust.

Απάντηση
Το αλεύρι περιέχει ουσίες οργανικής προέλευσης, που σημαίνει ότι μπορεί να καεί. Βέβαια υπό κανονικές συνθήκες δεν είναι εύκολο να βάλεις φωτιά στο αλεύρι. Αν όμως ψεκαστεί αλεύρι στον αέρα, τότε κάθε κουκκίδα σκόνης έρχεται σε επαφή με το οξυγόνο. Επιπλέον, η συνολική επιφάνεια των κόκκων σκόνης είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την επιφάνεια ενός μεμονωμένου κομματιού ύλης της ίδιας μάζας. Αυτό σημαίνει ότι όταν μια ουσία ψεκάζεται, η επιφάνειά της αυξάνεται πάρα πολλές φορές. Η καύση συμβαίνει στην επιφάνεια, καθώς είναι η επιφάνεια της ουσίας που έρχεται σε επαφή με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Σε αυτή την περίπτωση, οι μικρότερες κηλίδες σκόνης καίγονται τόσο γρήγορα που συμβαίνει μια έκρηξη.

Αναφορά Μια έκρηξη είναι μια καύση, και απίστευτα γρήγορη - ένα ασήμαντο κλάσμα του δευτερολέπτου. Σε αυτή την περίπτωση, το εκρηκτικό μετατρέπεται σε αέριο. Το αέριο που προκύπτει έχει υψηλή θερμοκρασίακαι τεράστια πίεση - δεκάδες δισεκατομμύρια πασκάλ. Η ξαφνική διαστολή του αερίου προκαλεί εκκωφαντικό βρυχηθμό και σοβαρή καταστροφή.Μερικές φορές εκρήγνυνται φαινομενικά εντελώς αβλαβείς ουσίες. Αυτά περιλαμβάνουν οποιαδήποτε σκόνη βιολογικής προέλευσης: αλεύρι, ζάχαρη, κάρβουνο, ψωμί, χαρτί, πιπέρι, μπιζέλι και ακόμη και σοκολάτα.Εκρήγνυνται μόνο εκείνοι οι τύποι σκόνης που περιέχουν ουσίες που αντιδρούν με το οξυγόνο. Μια έκρηξη συμβαίνει μόνο όταν η ποσότητα της σκόνης στον αέρα φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, και ακόμη και ένας μικροσκοπικός σπινθήρας μπορεί να την προκαλέσει.

Παρεμπιπτόντως Η ταχεία καύση μιας ουσίας σε εξατμισμένη κατάσταση χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία. Για παράδειγμα, ο άνθρακας παρέχεται στους κλιβάνους των λεβητοστασίων των θερμοηλεκτρικών σταθμών με τη μορφή λεπτής σκόνης. Και το ήσυχο βουητό του αυτοκινήτου είναι ηχώ των εκρήξεων ενός μείγματος ατμών βενζίνης και αέρα μέσα στον κινητήρα του.

Shablovsky V. Διασκεδαστική φυσική. Αγία Πετρούπολη: Trigon, 1997. Σελ. 101.

Παρεμπιπτόντως Το πρώτο πολύ ισχυρό εκρηκτικό συντέθηκε από τον Ascanio Sobrero το 1846 στο Τορίνο (Ιταλία). Ήταν νιτρογλυκερίνη - λιπαρό καθαρό υγρόγλυκιά γεύση. Εκείνες τις μέρες, οι χημικοί δοκίμαζαν όλες τις ουσίες. Ακόμη και μερικές σταγόνες νιτρογλυκερίνης έκαναν την καρδιά μου να χτυπάει δυνατά και το κεφάλι μου να πονάει. Σαράντα χρόνια αργότερα, η νιτρογλυκερίνη αναγνωρίστηκε ως φάρμακο.

Νομίζω

Η ενέργεια που περιέχεται στο εκρηκτικό δεν είναι τόσο μεγάλη. Για παράδειγμα, η καύση 1 kg TNT απελευθερώνει 8 φορές λιγότερη ενέργεια από την καύση 1 kg άνθρακα. Αλλά τότε γιατί το TNT είναι τόσο καταστροφικό;

Απάντηση
Κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης TNT, η ενέργεια απελευθερώνεται δεκάδες εκατομμύρια φορές πιο γρήγορα από ό, τι με κανονική καύσηκάρβουνοShablovsky V. Διασκεδαστική φυσική. Αγία Πετρούπολη: Trigon, 1997. Σελ. 100.

Νομίζω

Η τάση της νιτρογλυκερίνης να εκρήγνυται είναι πραγματικά εκπληκτική. Λένε ότι κάποτε στην Αγγλία ένας χωρικός έπινε ένα μπουκάλι νιτρογλυκερίνη τον χειμώνα με την ελπίδα να ζεσταθεί. Βρέθηκε νεκρός στο δρόμο. Το παγωμένο σώμα μεταφέρθηκε στο σπίτι και τοποθετήθηκε για να ξεπαγώσει κοντά στη σόμπα. Αποτέλεσμα ήταν να εκραγεί το σώμα του χωρικού και να καταστραφεί το σπίτι.Ερώτηση: Μπορείς να εμπιστευτείς αυτή την ιστορία;Krasnogorov V. Μίμηση κεραυνού. Μ.: Znanie, 1977. Σ. 72.

Πώς καίγεται η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα; Τι είναι η καύση; Πρόκειται για μια αντίδραση χημικής οξείδωσης που απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας και παράγει θερμά προϊόντα 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. Το σπίρτο θα τα ανάψει και μετά η φωτιά θα πέσει στο φυτίλι και το κερί θα ανάψει ξανά. 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, που είναι το διοξείδιο του άνθρακα CO2 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 μεταφορά και μετά από σύντομο χρονικό διάστημα δεν 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 καίει σε θερμοκρασία 1227-1721oC. Στην έλλειψη βαρύτητας, παρατηρήθηκε ότι καθώς η καύσιμη ουσία εξαντλείται, η «κρύα» καύση αρχίζει σε θερμοκρασία 227-527 ° C. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το μείγμα κορεσμένων υδρογονανθράκων στο κερί απελευθερώνει 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 στο διαστημόπλοιο Columbia της NASA και το 1996 το πείραμα επαναλήφθηκε στον 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 έναν απομονωμένο θάλαμο σε διαφορετικές πιέσεις και διαφορετική περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Στη συνέχεια καθιερώθηκε η «κρύα» καύση σε 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 πολύ τοξικές ουσίες, κυρίως μονοξείδιο του άνθρακα και 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.

Ένα ασυνήθιστο πείραμα πραγματοποιήθηκε στο διάστημα. Ο Ιάπωνας αστροναύτης Takao Doi,

που βρίσκεται στο αμερικανικό δομοστοιχείο του ISS, εκτόξευσε ένα συνηθισμένο μπούμερανγκ.

Οι ειδικοί ήθελαν να δουν πώς θα συμπεριφερόταν αυτό το αντικείμενο εάν εκτοξευόταν σε μηδενική βαρύτητα.

Προς έκπληξη πολλών, συμπεριλαμβανομένου του παγκόσμιου πρωταθλητή μπούμερανγκ Yasuhiro Togai, το μπούμερανγκ επέστρεψε!

Άλλο ένα πείραμα στη μηδενική βαρύτητα

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, πολύ πριν από τις διαστημικές πτήσεις, σκέφτηκε μια περίεργη ερώτηση: θα ανάψει ένα κερί στην καμπίνα ενός διαστημόπλοιου; Ο Αϊνστάιν πίστευε ότι «όχι», αφού λόγω έλλειψης βαρύτητας, τα καυτά αέρια δεν θα διαφύγουν από τη ζώνη της φλόγας. Έτσι, η πρόσβαση του οξυγόνου στο φυτίλι θα αποκλειστεί και η φλόγα θα σβήσει.

Οι σύγχρονοι πειραματιστές αποφάσισαν να δοκιμάσουν τη δήλωση του Αϊνστάιν πειραματικά. Το ακόλουθο πείραμα πραγματοποιήθηκε σε ένα από τα εργαστήρια. Ένα αναμμένο κερί, τοποθετημένο σε κλειστό γυάλινο βάζο, έπεσε από ύψος περίπου 70 μ. Το αντικείμενο που έπεφτε ήταν σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας, αν δεν ληφθεί υπόψη η αντίσταση του αέρα. Ωστόσο, το κερί δεν έσβησε, μόνο το σχήμα της φλόγας άλλαξε, έγινε πιο σφαιρικό και το φως που εξέπεμπε έγινε λιγότερο φωτεινό.

Οι πειραματιστές εξήγησαν τη συνεχιζόμενη καύση σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας με διάχυση, λόγω της οποίας το οξυγόνο από τον περιβάλλοντα χώρο εισήλθε ακόμα στη ζώνη της φλόγας. Εξάλλου, η διαδικασία διάχυσης δεν εξαρτάται από τη δράση των βαρυτικών δυνάμεων.

Ωστόσο, οι συνθήκες καύσης σε μηδενική βαρύτητα είναι διαφορετικές από ό,τι στη Γη. Αυτή η περίσταση έπρεπε να ληφθεί υπόψη από τους Σοβιετικούς σχεδιαστές που δημιούργησαν ένα ειδικό μηχανή συγκόλλησηςγια συγκόλληση σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας.

Αυτή η συσκευή δοκιμάστηκε το 1969 στο σοβιετικό διαστημόπλοιο Soyuz-8 και λειτούργησε με επιτυχία.

Το ήξερες?

Τα πρώτα κουμπιά

Πώς έδεσαν οι άνθρωποι τα ρούχα πριν από πολύ καιρό;
Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποιούσαν μανικετόκουμπα, και πιο συχνά κορδόνια και κορδέλες.

Στη συνέχεια εμφανίστηκαν κουμπιά και συχνά ράβονταν σε πολύ περισσότερα από όσα φτιάχνονταν θηλιές. Το γεγονός είναι ότι τα κουμπιά αρχικά προορίζονταν μόνο για πλούσιους ανθρώπους, όχι μόνο για στερέωση, αλλά πιο συχνά για διακόσμηση ρούχων. Τα κουμπιά κατασκευάστηκαν από πολύτιμοι λίθοικαι ακριβά μέταλλα.

Όσο πιο ευγενής και πλούσιος ήταν ένας άνθρωπος, τόσο περισσότερα κουμπιά υπήρχαν στα ρούχα του. Πολλοί άνθρωποι εκείνη την εποχή αντιτάχθηκαν στους νέους συνδετήρες, θεωρώντας τους μια απρόσιτη πολυτέλεια. Συχνά αυτό συνέβαινε στην πραγματικότητα. Για παράδειγμα, ο βασιλιάς της Γαλλίας, Φραγκίσκος ο Πρώτος, διέταξε να διακοσμήσει τη μαύρη βελούδινη καμιζόλα του με 13.600 χρυσά κουμπιά.

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. Θερμαινόμενα μόρια διοξείδιο του άνθρακακαι οι υδρατμοί κινούνται πολλές φορές πιο γρήγορα από τα μόρια οξυγόνου, τα οποία μπορούν, καταρχήν, να επιτρέψουν 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/