Многие природные процессы в невесомости протекают совершенно иначе. Стоит разобраться, как и почему это происходит.
Как происходит горение под действием силы тяжести?
Горение – это химическая реакция, при которой происходит окисление, выделяется большое количество тепла, а также образуются продукты горения. Для протекания этой реакции необходимо выполнение нескольких условий. Для пожара необходимы кислород, горючее вещество, а также продукты окисления из зоны воспламенения.
Чтобы понять, как происходит этот процесс в привычных условиях, рассмотрим горение на примере свечи.
Свеча состоит из хлопкового фитиля, пчелиного воска, парафина или стеарина. Считается, что пламя образуется за счет воспламенения фитиля, но на самом деле это не так. Нить необходима для направления горючего материала в зону горения.
Таким образом, соблюдены все условия: в воздухе есть кислород, есть горючее вещество (воск). Второй процесс объясняется тем, что нагретый и менее плотный воздух находится выше холодного и в то же время несет продукты сгорания. Например, если свечу поставить в высокую емкость, она перестанет гореть — воздух везде будет нагреваться одинаково.
Невесомое горение
Наличие силы тяжести способствует образованию конвекционных течений — разницы между горячим и холодным воздухом. Частицы горячей сажи поднимаются вверх, светятся. Поэтому пламя имеет очень вытянутую форму и его можно рассмотреть.
В невесомости такие конвекционные течения не возникают. Поскольку частицы сажи не поднимаются вверх, пламя свечи имеет форму шара. Через короткое время кислород в зоне горения свечи закончится. Вместо этого образуется большое количество угарного газа.
Также интересно изменение цвета пламени. Под действием силы тяжести свеча горит преимущественно желтым цветом из-за копоти. Температура горения составляет 1227-1721 градус Цельсия.
А в невесомости огню не хватает кислорода, поэтому наблюдается «холодное» горение, температура которого составляет 227 – 527 градусов Цельсия, а для копоти требуется не менее 1000 градусов. При этом выделяется водород, из-за которого пламя приобретает голубой оттенок.
Интересный факт : если зажечь свечу и постоянно фиксировать стадии горения на фото, можно заметить необычное явление. Сначала оно горит обычным ярко-желтым цветом, затем пламя становится наполовину голубым, а потом и вовсе становится синим. Таким образом, чем меньше кислорода, тем сильнее синеет пламя.
Изучение поведения пламени в условиях невесомости имеет большое значение для космонавтики. С этой целью ученые и исследователи проводят различные эксперименты. Они помогают повысить безопасность космических кораблей и астронавтов.
Например, эксперименты проводятся в специальном отсеке на Международной космической станции. Исследователи подожгли крошечные капельки топлива и наблюдали за их поведением. Сжигание занимает около 20 секунд. Топливный шар окружен огненным шаром диаметром 2-4 мм.
Примечательно, что при прекращении видимого горения начинается «холодный» контур. Но если добавить кислород или топлива, пламя тут же снова вспыхнет.
В условиях невесомости пламя принимает форму сферы, потому что гравитационные потоки не возникают из-за отсутствия силы тяжести (в нормальных условиях горячий воздух поднимается над холодным). Горение происходит кратковременно. Вначале пламя желтое, но вскоре становится голубоватым, а затем и вовсе голубым. Это связано с тем, что заканчивается кислород, и температура горения значительно падает – 227-527 градусов Цельсия. Такое горение называется «холодным». При этом образуется горячая сажа и выделяется водород, вызывающий изменение цвета пламени.
Другие статьи, которые могут Вам понравиться:
- Самые опасные медведи
- Кокос - это орех или нет?
- Правда ли, что у индейцев не растут бороды?
- Самые опасные пауки России
- Особенности жизни лемуров
- Самые опасные виды акул
- Какова толщина слоя песка в пустынях?