Multe procese naturale aflate într-o stare de greutate apar foarte diferit. Cum și de ce se întâmplă acest lucru merită înțeles.
Cum se produce arderea în greutate?
Combustia este o reacție chimică în timpul căreia are loc oxidarea, se degajă o cantitate mare de căldură și apar și produse de ardere. Pentru ca această reacție să aibă loc, trebuie îndeplinite mai multe condiții. Focul necesită oxigen, o substanță combustibilă, precum și capacitatea de a elimina produsele de oxidare din zona de aprindere.
Pentru a înțelege cum se produce acest proces în condiții familiare, puteți lua în considerare arderea cu exemplul unei lumânări. Acest lucru va ajuta la compararea în continuare a flăcării cu gravitație zero.
Așadar, lumânarea constă dintr-o fitilă de bumbac, precum și ceara, parafină sau stearină. Se crede că flacăra se formează datorită aprinderii fitilului, dar, de fapt, nu este așa. Fumul care înconjoară această fitilă este ars direct. Firul în sine este necesar pentru a direcționa substanța combustibilă în sus - în zona de combustie.
Astfel, toate condițiile sunt îndeplinite: oxigenul este în aer, există o substanță combustibilă (ceară), produsele de ardere (dioxid de carbon și vapori de apă) sunt eliminate din zonă. Cel din urmă proces se explică prin faptul că aerul încălzit și mai puțin dens crește, mai mare decât frigul și în același timp transportă produsele de ardere. Dacă, de exemplu, o lumânare este plasată într-un recipient înalt, atunci aceasta nu va mai arde - aerul se va încălzi la fel peste tot.
Arde fără greutate
Prezența gravitației contribuie la formarea curenților de convecție - diferența dintre aerul cald și cel rece. Particulele fierbinți de funingine, ridicându-se, emit o strălucire. Prin urmare, flacăra are o formă atât de alungită și poate fi luată în considerare.
În greutate zero, astfel de fluxuri de convecție nu apar. Deoarece particulele de funingine nu se ridică, flacăra lumânării are forma unei sfere. După un timp scurt, oxigenul în zona de ardere a lumânării se va termina. În schimb, se formează o cantitate mare de monoxid de carbon - monoxid de carbon. Arderea flăcării va continua câteva minute.
De asemenea, interesează schimbarea culorii flăcării. Sub acțiunea gravitației, lumânarea arde mai ales în galben din cauza funinginii fierbinte. Temperatura de ardere este de 1227 - 1721 grade Celsius.
Și la o gravitație zero, focul nu are suficient oxigen, așa că se observă așa-numita ardere „rece”, a cărei temperatură este de 227 - 527 grade Celsius. Sota este formată în cantități mici, deoarece acest lucru necesită cel puțin 1000 de grade. În acest caz, hidrogenul este eliberat, datorită căruia flacăra capătă o nuanță albastră.
Fapt interesant: dacă aprinzi o lumânare și fixezi constant pe fotografie etapele arderii acesteia, poți observa un fenomen neobișnuit. În primul rând, se va aprinde cu culoarea obișnuită de galben strălucitor, apoi flacăra va deveni pe jumătate albastru, apoi complet albastru. Astfel, cu cât oxigenul devine mai puțin, cu atât mai multe nuanțe de flacără.
Studiul comportamentului flăcării în gravitație zero are o mare importanță pentru astronautici. Oamenii de știință și cercetătorii efectuează diverse experimente în acest scop. Ele ajută la îmbunătățirea siguranței navelor spațiale și astronauților.
De exemplu, experimentele sunt efectuate la bordul Stației Spațiale Internaționale într-un compartiment special. Cercetătorii au dat foc la picăturile mici de combustibil și le observă comportamentul. Arderea durează aproximativ 20 de secunde. O sferă de combustibil este înconjurată de o sferă înflăcărată cu un diametru de 2-4 mm.
Este de remarcat faptul că atunci când se termină combustia vizibilă, se instalează foarte „rece”, ceea ce este foarte greu de luat în considerare. Dar dacă furnizați oxigen sau adăugați combustibil, flacăra imediat se aprinde din nou.
Sub gravitație zero, flacăra capătă forma unei sfere, deoarece fluxurile de convecție nu apar din cauza absenței gravitației (în condiții normale, aerul cald crește deasupra frigului). Arsura se observă pentru o perioadă scurtă de timp. Inițial, flacăra este galbenă, dar în curând ia o nuanță albăstruie, apoi devine complet albastră. Acest lucru se datorează faptului că oxigenul se termină și temperatura de ardere scade semnificativ - la 227 - 527 grade Celsius. O astfel de combustie se numește "rece". În acest caz, se formează puțin funingine fierbinte și se eliberează hidrogen, ceea ce provoacă o schimbare a culorii focului.