Η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα καίει εντελώς διαφορετικά από ό,τι στη γη - οι επιστήμονες αντιμετώπισαν ένα περίεργο φαινόμενο. Η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα καίει τελείως διαφορετικά από ό,τι στη γη - οι επιστήμονες αντιμετώπισαν ένα περίεργο φαινόμενο Θα καεί ένα κερί σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας;

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 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. 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. Συνήθως η φωτιά είναι μια πολύ περίπλοκη διαδικασίαχιλιάδες αλληλένδετες 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 ακόμα 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 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, 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. Η φλόγα καύσης δεν έχει αρκετό φρέσκο ​​αέρα που περιέχει οξυγόνο και αποδεικνύεται μικρότερη και όχι τόσο ζεστή. 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, άρχισε η «κρύα καύση»: η φλόγα ψύχθηκε στους 227–527 ° C και δεν παρήγαγε αιθάλη, διοξείδιο του άνθρακακαι το νερό, και τα πιο τοξικά υλικά είναι η φορμαλδεΰδη και το μονοξείδιο του άνθρακα. Κατά τη διάρκεια του πειράματος FLEX, επέλεξαν επίσης την λιγότερο εύφλεκτη ατμόσφαιρα με βάση το διοξείδιο του άνθρακα και το ήλιο, κάτι που θα βοηθήσει στη μείωση του κινδύνου πυρκαγιάς σε διαστημόπλοια 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

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 σε διαστημικός σταθμός"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
Όταν ο TNT εκρήγνυται, η ενέργεια απελευθερώνεται δεκάδες εκατομμύρια φορές πιο γρήγορα από ό,τι κατά τη διάρκεια της κανονικής καύσης άνθρακα.Shablovsky 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.

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 ένα κλειστό γυάλινο βαζάκι, έπεσε από ύψος περίπου 70 μ. Το αντικείμενο που πέφτει 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 ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟΤο Soyuz-8 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.

Πώς καίγεται η φωτιά σε μηδενική βαρύτητα; 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. 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 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 καίει σε θερμοκρασία 1227-1721oC. Στην έλλειψη βαρύτητας, παρατηρήθηκε ότι καθώς η καύσιμη ουσία εξαντλείται, η «κρύα» καύση αρχίζει σε θερμοκρασία 227-527 ° C. Υπό 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 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.