Как пламя горит в невесомости?

Пламя в невесомости

Пламя в невесомости

В условиях невесомости многие физические процессы протекают иначе, чем на Земле, и горение не исключение. Пламя в невесомости ведет себя совершенно по-другому, приобретая сферическую форму. На фото — горение капельки этилена на воздухе в условиях микрогравитации. Этот снимок сделан во время эксперимента по изучению физики горения в специальной 30-метровой башне (2.2-Second Drop Tower) Исследовательского центра имени Джона Гленна (Glenn Research Center), созданной для воспроизведения условий микрогравитации при свободном падении. Многие эксперименты, которые затем были поставлены на космических аппаратах, проходили предварительное тестирование в этой башне, поэтому ее называют «воротами в космос» (“a gateway to space”).

Пламя в невесомости

Горение капли гептана в невесомости. Фото с сайта nasa.gov

Шарообразная форма пламени объясняется тем, что в условиях невесомости нет восходящего движения воздуха и не происходит конвекция теплых и холодных его слоев, которая на Земле «вытягивает» пламя в форму капли. Пламени для горения не хватает притока свежего воздуха, содержащего кислород, и оно получается меньше и не такое горячее. Привычный для нас на Земле желто-оранжевый цвет пламени вызван свечением частичек сажи, которые поднимаются вверх с горячим потоком воздуха. В невесомости же пламя приобретает голубой цвет, потому что сажи образуется мало (для этого нужна температура более 1000°С), да и та сажа, что есть, из-за более низкой температуры будет светиться только в инфракрасном диапазоне. На верхнем фото в пламени еще присутствует желто-оранжевый цвет, поскольку заснята ранняя стадия воспламенения, когда кислорода еще достаточно.

Пламя в невесомости

Слева — горение свечей в невесомости в ходе эксперимента «Горение и тушение твердых тел» (Burning and Suppression of Solids, BASS) на МКС. Справа — пламя свечи в условиях Земли. Фото с сайта nasa.gov

Исследования горения в условиях невесомости особенно важны для обеспечения безопасности космических аппаратов. Эксперименты по подавлению огня (Flame Extinguishment Experiment, FLEX) уже несколько лет проводят в специальном отсеке на борту МКС. Исследователи воспламеняют небольшие капли топлива (например, гептана и метанола) в контролируемой атмосфере. Маленький шарик топлива горит примерно 20 секунд, окруженный сферой огня диаметром 2,5–4 мм, после чего капля уменьшается пока либо не погаснет пламя, либо не кончится топливо. Самым неожиданным результатом оказалось то, что капля гептана после видимого сгорания перешла в так называемую «холодную фазу» — пламя стало настолько слабым, что его невозможно было увидеть. И всё же это было горение: огонь мог моментально вспыхнуть при взаимодействии с кислородом или топливом.

Как объясняют исследователи, при обычном горении температура пламени колеблется между 1227°С и 1727°С — при этой температуре в эксперименте и был видимый огонь. По мере сгорания топлива начиналось «холодное горение»: пламя остывало до 227–527°С и производило не сажу, углекислый газ и воду, а более токсичные материалы — формальдегид и монооксид углерода. В ходе эксперимента FLEX также подбирали наименее огнеопасную атмосферу на основе углекислого газа и гелия, что поможет в будущем снизить риск возгорания космических аппаратов.

О горении и пламени на Земле и в невесомости см. также:
Константин Богданов «Где собака зарыта?» — «5. Что такое огонь?».

Как пламя горит в невесомости?

Как пламя горит в невесомости?

Космос

Многие естественные процессы в состоянии невесомости происходят совсем иначе. Одним из них является горение. В условиях отсутствия гравитации меняется поведение огня. Как и почему так происходит, стоит разобраться.

Как происходит горение в условиях гравитации?

Горение представляет собой химическую реакцию, во время которой происходит окисление, выделяется большое количество тепла, а также возникают продукты сгорания. Чтобы эта реакция состоялась, необходимо выполнение нескольких условий. Огню требуется кислород, горючее вещество, а также возможность отвода продуктов окисления из зоны возгорания.

Чтобы понять, как происходит данный процесс в привычных условиях, можно рассмотреть горение на примере свечи. Это поможет в дальнейшем сравнить пламя в невесомости.

Горение свечи на Земле

Горение свечи на Земле

Итак, свечка состоит из хлопчатобумажного фитиля, а также воска, парафина или стеарина. Считается, что пламя образуется за счет возгорания фитиля, но на самом деле это не так. Горят непосредственно пары вещества, окружающие этот фитиль. Сама же нить требуется для того, чтобы направить горючее вещество вверх – в зону горения.

Таким образом, соблюдаются все условия: кислород есть в воздухе, горючее вещество (воск) имеется, продукты сгорания (углекислый газ и водяной пар) выводятся из зоны. Последний процесс объясняется тем, что нагретый и от этого менее плотный воздух поднимается вверх, выше холодного, а заодно уносит с собой и продукты сгорания. Если, к примеру, поместить свечу в высокую емкость, то она перестанет гореть – воздух будет везде одинаково нагреваться.

Горение в невесомости

Наличие гравитации способствует образованию конвекционных потоков – разницы между теплым и холодным воздухом. Раскаленные частицы сажи, поднимаясь вверх, излучают свечение. Поэтому пламя имеет такую вытянутую форму и его можно рассмотреть.

В невесомости подобные конвекционные потоки не возникают. Так как частицы сажи не поднимаются вверх, пламя свечи имеет форму сферы. Спустя короткое время кислород в зоне горения свечи закончится. Вместо этого образуется большое количество угарного газа – окиси углерода. Горение пламени будет продолжаться в течение нескольких минут.

Горение свечи в невесомости

Горение свечи в невесомости

Также вызывает интерес изменение цвета пламени. В условиях действия гравитации свеча горит преимущественно желтым цветом за счет раскаленной сажи. При этом температура горения составляет 1227 – 1721 градусов Цельсия.

А в невесомости огню не хватает кислорода, поэтому наблюдается так называемое «холодное» горение, температура которого равна 227 – 527 градусов Цельсия. Сажа образуется в малом количестве, поскольку для этого требуется не меньше 1000 градусов. При этом выделяется водород, за счет которого пламя обретает голубой оттенок.

Изучение поведения пламени в невесомости имеет огромное значение для космонавтики. Ученые и исследователи проводят различные опыты с этой целью. Они помогают повысить уровень безопасности космических аппаратов и космонавтов.

Например, на борту Международной космической станции в специальном отсеке проводятся опыты. Исследователи поджигают небольшие капли топлива и наблюдают за их поведением. Горение продолжается около 20 секунд. Топливный шарик окружает огненная сфера диаметром 2-4 мм.

Примечательно, что когда заканчивается видимое горение, наступает то самое «холодное», которое очень сложно рассмотреть. Но если обеспечить подачу кислорода или добавить топливо, пламя тут же вспыхивает снова.

В условиях невесомости пламя обретает форму сферы, поскольку из-за отсутствия гравитации не появляются конвекционные потоки (в нормальных условиях горячий воздух поднимается над холодным). Горение наблюдается в течение короткого времени. Изначально пламя имеет желтый цвет, но вскоре оно обретает голубоватый оттенок, а затем становится полностью синим. Это связано с тем, что заканчивается кислород и существенно снижается температура горения – до 227 – 527 градусов Цельсия. Такое горение называют «холодным». При этом образуется мало раскаленной сажи и выделяется водород, что и вызывает смену цвета огня.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

masterok

Слева — свечка горит на Земле, а справа — в невесомости.

Эксперимент, проведенный на борту Международной космической станции, дал неожиданные результаты – открытое пламя повело себя совсем не так, как ожидали ученые.

Как любят говорить некоторые ученые, огонь – это древнейший и самый успешный химический эксперимент человечества. Действительно, огонь шел с человечеством всегда: от первых костров, на которых жарили мясо, до пламени ракетного двигателя, который доставил человека на Луну. По большому счету, огонь является символом и орудием прогресса нашей цивилизации.

Доктор Форман А. Уильямс, (Forman A. Williams), профессор физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего, давно работает над изучением пламени. Обычно огонь – это сложнейший процесс тысяч взаимосвязанных химических реакций. Например в пламени свечи углеводородные молекулы испаряются с фитиля, расщепляются под воздействием тепла и соединяются с кислородом, производя свет, тепло, CO2 и воду. Некоторые из углеводородных фрагментов в форме кольцеобразных молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, образуют сажу, которая может также сгореть либо превратиться в дым. Знакомую каплевидную форму огоньку свечи придает гравитация и конвекция: горячий воздух поднимается вверх и затягивает в пламя свежий холодный воздух, благодаря чему пламя тянется вверх.

Но, оказывается, в невесомости все происходит иначе. В ходе эксперимента под названием FLEX, ученые изучали огонь на борту МКС, чтобы разработать технологии тушения пожаров в невесомости. Исследователи поджигали небольшие пузыри гептана внутри специальной камеры и смотрели, как ведет себя пламя.

Ученые столкнулись со странным явлением. В условиях микрогравитации, пламя горит по-другому оно образует маленькие шарики. Это явление было ожидаемым, поскольку в отличие от пламени на Земле, в невесомости кислород и топливо встречаются в тонком слое на поверхности сферы, Это простая схема, которая отличается от земного огня. Тем не менее, обнаружилась странность: ученые наблюдали продолжение горения огненных шариков даже после того, как по всем расчетам горение должно было прекратиться. При этом огонь перешел в так называемую холодную фазу – он горел очень слабо, настолько, что пламя невозможно было увидеть. Тем не менее, это было горение, и пламя могло мгновенно вспыхнуть с большой силой при контакте с топливом и кислородом.

Обычно видимый огонь горит при высокой температуре между 1227 и 1727 градусами Цельсия. Гептановые пузыри на МКС также ярко горели при этой температуре, но по мере исчерпания топлива и остывания, началось совсем другое горение — холодное. Оно проходит при относительно низкой температуре 227-527 градусов Цельсия и производят не сажу, CO2 и воду, а более токсичные моноксид углерода и формальдегид.

Похожие типы холодного пламени в лабораториях воспроизводились и на Земле, но в условиях гравитации сам по себе такой огонь неустойчив и всегда быстро затухает. На МКС, однако, холодное пламя может устойчиво гореть несколько минут. Это не очень приятное открытие, так как холодный огонь предоставляет собой повышенную опасность: он легче зажигается, в том числе самопроизвольно, его сложнее обнаружить и, к тому же, он выделяет больше токсичных веществ. С другой стороны, открытие может найти практическое применение, например в технологии HCCI, которая предполагает зажигание топлива в бензиновых моторах не от свечей, а от холодного пламени.

Этот снимок сделан во время эксперимента по изучению физики горения в специальной 30-метровой башне (2.2-Second Drop Tower) Исследовательского центра имени Джона Гленна (Glenn Research Center), созданной для воспроизведения условий микрогравитации при свободном падении. Многие эксперименты, которые затем были поставлены на космических аппаратах, проходили предварительное тестирование в этой башне, поэтому ее называют «воротами в космос» (“a gateway to space”).

Шарообразная форма пламени объясняется тем, что в условиях невесомости нет восходящего движения воздуха и не происходит конвекция теплых и холодных его слоев, которая на Земле «вытягивает» пламя в форму капли. Пламени для горения не хватает притока свежего воздуха, содержащего кислород, и оно получается меньше и не такое горячее. Привычный для нас на Земле желто-оранжевый цвет пламени вызван свечением частичек сажи, которые поднимаются вверх с горячим потоком воздуха. В невесомости же пламя приобретает голубой цвет, потому что сажи образуется мало (для этого нужна температура более 1000°С), да и та сажа, что есть, из-за более низкой температуры будет светиться только в инфракрасном диапазоне. На верхнем фото в пламени еще присутствует желто-оранжевый цвет, поскольку заснята ранняя стадия воспламенения, когда кислорода еще достаточно.

Исследования горения в условиях невесомости особенно важны для обеспечения безопасности космических аппаратов. Эксперименты по подавлению огня (Flame Extinguishment Experiment, FLEX) уже несколько лет проводят в специальном отсеке на борту МКС. Исследователи воспламеняют небольшие капли топлива (например, гептана и метанола) в контролируемой атмосфере. Маленький шарик топлива горит примерно 20 секунд, окруженный сферой огня диаметром 2,5–4 мм, после чего капля уменьшается пока либо не погаснет пламя, либо не кончится топливо. Самым неожиданным результатом оказалось то, что капля гептана после видимого сгорания перешла в так называемую «холодную фазу» — пламя стало настолько слабым, что его невозможно было увидеть. И всё же это было горение: огонь мог моментально вспыхнуть при взаимодействии с кислородом или топливом.

Как объясняют исследователи, при обычном горении температура пламени колеблется между 1227°С и 1727°С — при этой температуре в эксперименте и был видимый огонь. По мере сгорания топлива начиналось «холодное горение»: пламя остывало до 227–527°С и производило не сажу, углекислый газ и воду, а более токсичные материалы — формальдегид и монооксид углерода. В ходе эксперимента FLEX также подбирали наименее огнеопасную атмосферу на основе углекислого газа и гелия, что поможет в будущем снизить риск возгорания космических аппаратов.

[ источники ]
http://earth-chronicles.ru/news/2013-06-20-45791
https://elementy.ru/kartinka_dnya/344/Plamya_v_nevesomosti

Вот тут мы обсуждали Огонь на православную Пасху, а вот что бывает, когда вместе Масло, огонь и вода. Посмотрите на Огненный вихрь и на Красоту взрыва в гифках

Загадки «космического» пламени

Что такое горение? Это химическая реакция окисления с выделением большого количества тепла и образованием раскалённых продуктов сгорания. Процесс горения может происходить только при наличии горючего вещества, кислорода и при условии, что продукты окисления будут отводиться из зоны горения.

Посмотрим, как устроена свечка и что именно в ней горит. Свечка — скрученный из хлопчатобумажных нитей фитиль, залитый воском, парафином или стеарином. Многие думают, что горит сам фитиль, но это не так. Горит как раз вещество вокруг фитиля, точнее, его пары. Фитиль же нужен для того, чтобы расплавившийся от тепла пламени воск (парафин, стеа-рин) поднимался по его капиллярам в зону горения.

Чтобы проверить это, можно провести небольшой эксперимент. Задуйте свечку и тут же поднесите горящую спичку в точку выше фитиля сантиметра на два-три, туда, где поднимаются вверх пары воска. От спички они вспыхнут, после чего огонь опустится на фитиль и свечка загорится снова (подробнее см. опыт).

Итак, горючее вещество есть. Кислорода в воздухе тоже вполне достаточно. А как быть с отводом продуктов сгорания? На земле с этим проблем нет. Воздух, нагретый теплом пламени свечи, становится менее плотным, чем окружающий его холодный, и поднимается вверх вместе с продуктами сгорания (они образуют язычок пламени). Если же продукты сгорания, а это углекислый газ CO2 и пары воды, останутся в зоне реакции, горение быстро прекратится. Убедиться в этом легко: поставьте горящую свечку в высокий стакан — она погаснет.

А теперь подумаем, что же произойдёт со свечкой на космической станции, где все предметы находятся в состоянии невесомости. Разница в плотности горячего и холодного воздуха уже не будет вызывать естественную конвекцию, и через непродолжительное время в зоне горения не останется кислорода. Зато образуется избыток окиси углерода (угарного газа) CO. Однако ещё несколько минут свеча будет гореть, а пламя приобретёт форму шара, окружающего фитиль.

Не менее интересно узнать, какого цвета будет пламя свечи на космической станции. На земле в нём преобладает жёлтый оттенок, обусловленный свечением раскалённых частиц сажи. Обычно огонь горит при температуре 1227—1721 о С. В невесомости же было замечено, что по мере исчерпания горючего вещества начинается «холодное» горение при температуре 227—527 о С. В этих условиях смесь предельных углеводородов в составе воска выделяет водород Н2, который придаёт пламени голубоватый оттенок.

А зажигал ли кто-нибудь настоящие свечи в космосе? Оказывается, зажигали — на орбите. Впервые это было сделано в 1992 году в экспериментальном модуле космического корабля «Spece Shattle», затем в космическом корабле NASA «Колумбия», в 1996 году опыт повторили на станции «Мир». Конечно, этой работой занимались не из простого любопытства, а для того, чтобы понять, к каким последствиям может привести пожар на борту станции и как с ним бороться.

С октября 2008-го по май 2012 года подобные эксперименты проводились по проекту NASA на Международной космической станции. На этот раз космонавты исследовали горючие вещества в изолированной камере при разных давлениях и разном содержании кислорода. Тогда и было установлено «холодное» горение при низких температурах.

Напомним, что продукты сгорания на земле — это, как правило, углекислый газ и пары воды. В невесомости же, в условиях горения при низких температурах, выделяются высокотоксичные вещества, в основном угарный газ и формальдегид.

Исследователи продолжают изучать горение в невесомости. Возможно, результаты этих экспериментов лягут в основу разработки новых технологий, ведь почти всё, что делается для космоса, через некоторое время находит применение на земле.

Теперь мы понимаем, что режиссёр Джордж Лукас, снявший «Звёздные войны», всё-таки сильно ошибся, изображая апокалиптический взрыв космической станции. На самом деле взорвавшаяся станция будет выглядеть как короткая яркая вспышка. После неё останется огромный голубоватый шар, который очень быстро погаснет. А если вдруг на станции что-то загорится по-настоящему, нужно без промедления автоматически отключить искусственную циркуляцию воздуха. И тогда пожар не случится.

Воск — непрозрачная, жирная на ощупь, твёрдая масса, которая плавится при нагревании. Состоит из сложных эфиров жирных кислот растительного и животного происхождения.

Парафин — воскоподобная смесь насыщенных углеводородов.

Стеарин — воскоподобная смесь стеариновой и пальмитиновой кислот с примесью других насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.

Естественная конвекция — процесс теплопередачи, обусловленный циркуляцией воздушных масс при их неравномерном нагревании в поле тяготения. Когда нижние слои нагреваются, они становятся легче и поднимаются, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова.

Горение в невесомости

Горение в невесомости – эксперименты, направленные на исследование процессов воспламенения и горения в условиях невесомости и на получение опытных данных для совершенствования средств обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков пилотируемых космических летательных аппаратов. Отсутствие естественной конвекции в невесомости позволяет проводить исследование процесса горения в хорошо контролируемых газодинамических условиях при организованном вынужденном газовом потоке и достоверно определить важнейшие параметры, характеризующие процесс горения.

Изучению процесса горения в невесомости уделяется большое внимание во многих странах, особенно в России, США и Японии. Значительные успехи достигнуты российскими учёными при изучении в невесомости процессов воспламенения, горения и самотушения конструкционных материалов. Исследования выявили наличие пределов горения материалов в условиях невесомости: нижнего предела горения по скорости газового потока (Vnр) и нижнего предела горения по ускорению силы тяжести (gnр). Значения Vnр и gnр являются основными показателями, используемыми при разработке мер обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков космических летательных аппаратов в условиях орбитального полёта.

Научная и практическая важность вопроса стимулировала проведение исследований при длительной невесомости в условиях орбитального полёта. Для этого была создана и установлена в модуле «Квант» космической станции «Мир» спец. установка «Скорость» для изучения горения материалов. Космонавты А.С. Викторенко, Е.В. Кондакова, Г.И. Падалка, С.В. Авдеев в течение 1994-1998 провели 3 серии экспериментов, которые подтвердили надёжное потухание диффузионного пламени при снижении скорости газового потока до значения ниже Vnр, позволили экспериментально уточнить значения Vnр материалов с различными физико-химическими свойствами, а также выявить особенности процесса горения в невесомости материалов, плавящихся при нагревании.

На основании результатов проведённых исследований разработана новая технология обеспечения пожарной безопасности обитаемых гермоотсеков пилотируемых космических летательных аппаратов, которая реализована в гермоотсеках космической станции «Мир» и др. космических летательных аппаратах и имеет в дальнейшем широкую перспективу.

Литература: Болодьян И.А., Иванов А.В., Мелихов А.С. Горение твёрдых неметаллических материалов в условиях микрогравитации // Материалы V симпозиума Азии — Океании по науке и технике пожара. Австралия. 3-6 декабря 2001 г.

Горение – совокупность одновременно протекающих физических процессов (плавление, испарение, ионизация) и химических реакций окисления горючего вещества и материала, сопровождающееся, как правило, световым и тепловым излучением и выделением дыма. Горение – это взаимодействие горючего вещества с окислителем, преимущественно с кислородом воздуха. Однако оно может осуществляться без доступа воздуха, если в состав горючего вещества входит окислитель (напр., целлюлозные материалы), а также в атмосфере др. окислителей (напр.: фтор, хлор, окислы азота). Некоторые вещества (порошкообразные титан и цирконий, щелочные металлы) способны гореть в азоте и двуокиси (диоксиде) углерода. В зависимости от способа подвода окислителя различают горение: диффузионное – когда реагенты (горючее и окислитель) перед началом горения не были перемешаны, а их смешение происходит в процессе горения за счёт диффузии; гомогенное – когда реагенты перед началом горения были перемешаны без поверхности раздела фаз; гетерогенное – когда реагенты находятся в разных агрегатных состояниях (твёрдое + газ, твёрдое + жидкость) или между ними имеется поверхность раздела (твёрдое + твёрдое, несмешивающаяся жидкость + жидкость). Горение, скорость которого лимитирована скоростью химической реакции, называют кинетическим горением, т.к. скорость химического взаимодействия, как правило, превышает скорость диффузии, кинетическое горение протекает с максимальной скоростью (дефлаграция, детонация). При пожаре отмечается смешанный тип горения. В зависимости от скорости горение может быть: медленным (тление); нормальным (дефлаграция); взрывообразным (взрыв) и детонационным (детонация); по внешнему проявлению – пламенным или беспламенным. Беспламенное горение может возникнуть в результате дефицита окислителя (тление) или при низком давлении насыщенных паров горючего вещества (горение тугоплавких металлов и кокса). По механизму развития горение может быть тепловым, при котором причиной самоускорения реакции окисления является повышение температуры, и автокаталитическим (цепным), когда ускорение процесса достигается накоплением промежуточных катализирующих продуктов (активных центров). Автокаталитическое горение осуществляется при сравнительно низких температурах. При достижении определённых концентраций промежуточных каталитических продуктов автокаталитическое горение может переходить в тепловое. При этом температура горения резко возрастает. Горение возникает и развивается спонтанно, стихийно (пожар), но может быть специально организованным, целесообразным: энергетическое (в целях получения тепловой или электрической энергии) и технологическое горение (доменный процесс, металлотермия, синтез тугоплавких неорганических соединений и т.д.). Горение характеризуется такими величинами, как: температура, скорость, полнота, состав продуктов. Располагая данными о механизме горения и его характерными особенностями, можно увеличивать его скорость и температуру (промотирование горения) или снижать их вплоть до прекращения (ингибирование горения).Литература: Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. Основные характеристики горения. М., 1977; Баратов А.Н. Горение – Пожар – Взрыв – Безопасность. М., 2003.

Горимость лесов – величина, определяемая количеством и площадью лес­ных пожаров объекта.

Как пламя горит в невесомости?

Ты можешь думать что тебе в голову придёт. Я же говорил о конкретной девочке, которая мальчик. Дело в поведении и т.п. Ошибки природы бывают, только нельзя это навязывать. Такое бывает. И было это в глубоком Союзе.

Сперва пишу, потом думаю. Это про Сергия.

Грир уважаемый врач-реаниматолог, практиковавший много лет. Тебе до него как до Китая раком!

Погуглить, что такое микроцефалия тебе религия не позволяет. Картинки постить не буду, сам найдёшь.

вот это удивило:

Разве был опытный образец?

ПС — сборные модели немецкой техники с символикой у нас свободно продаются. А вот немцы молодцы, что полностью запрещают. Но это их дела, а я считаю, что дети должны знать историю, в т.ч. и собирая модельки.

Штурмбаннфюрер СС, так то

Это благодаря военным заказам. СССР за поставки по Лэнд-Лизу платил золотом, или ты думал, что они нам бесплатно поставляли?

Резкий рост ВПК дал такой же резкий толчок развитию всех остальных отраслей США. Так что богатые евреи из Германии тут совсем не при чем. Кому война, а кому мать родна.

У тебя с историей ну совсем плохо, зачем рассуждаешь на эти темы и позоришься в очередной раз?

О том, как горит огонь в невесомости, задумывались еще фантасты конца 19 начала 20 веков. Одно из наиболее интересных описаний было дано в романе Александра Беляева «Прыжок в ничто», когда по мнению повара, он столкнулся с тем, что одновременно «отсырели и спички, и газ».

Готовить пассажирам космического корабля в романе пришлось на электроплитах. А Перельман в своей «Занимательной физике» пытался рассмотреть проблему горения огня в космосе с научной точки зрения. Вышло не так и близко к истине. Настоящий ответ на вопрос «Как горит огонь в космосе?» могли дать только реальные эксперименты. И они были проведены. В конце статьи мы приводим видео одного из этих экспериментов.

Первые эксперименты

Первый серьезный эксперимент по изучению горения в условиях невесомости провели наши соотечественники на борту станции «Мир». Для эксперимента использовались восковые свечи. В обычных условиях каждая свеча сгорала примерно за 10 минут, однако в космических условиях это время увеличилось до 3/4 часа.

При этом пламя каждой свечи имело голубоватый цвет и было едва заметно, так что его просто не удавалось снять на видеокамеру. Для доказательства процесса горения в район пламени вносились кусочки воска. По их оплавлению и можно было утверждать, что происходит процесс горения. Этот результат нельзя было назвать неожиданным, так как в условиях невесомости нет постоянного притока кислорода за счет замены более легкого нагретого воздуха, на более плотный холодный.

В космосе и холодный, и теплый воздух ничего не весят, поэтому теплый воздух и не стремится вверх. В таких условиях горение возможно исключительно за счет молекулярной диффузии или с помощью принудительной вентиляции.

Эксперименты на МКС

Проводили свои эксперименты по горению на космических челноках и американцы. Они использовали шарики газовой смеси, которые в земных условиях быстро сгорали. А вот в космосе эти шарики горели по несколько часов, причем энергия, выделяемая при сгорании, была настолько мала, что могла фиксироваться только точными приборами. Наиболее интересным и показательным опытом по горению в космосе оказался эксперимент FLEX, который состоялся в 2011 году на борту Международной космической станции.

В специальных камерах поджигались пузырьки гептана и метанола. В земных условиях за счет гравитации и тяги пламя имеет вытянутую вверх структуру, в чем несложно убедиться, если зажечь спичку или свечу.

Однако в условиях микрогравитации огонь, к удивлению ученых, повел себя иначе. Вместо привычной вытянутой формы пламя оказалось шарообразным, причем имело ярко выраженный голубой оттенок. До сих пор все было ожидаемо, поскольку топливо с кислородом в невесомости встречаются в относительно тонком сферическом слое. А затем началось неожиданное — после выгорания кислорода в этом сферическом слое пламя не погасало, как ожидалось, а переходило в стадию холодного горения.

В этой стадии огонь горит настолько слабо, что его увидеть невозможно. Однако, стоит доставить к очагу горения кислород и топливо, как пламя вспыхнет с новой силой. Привычное для нас пламя огня имеет температуру от 1227 до 1727 градусов по Цельсию. При подобном горении выделяются углекислота, вода и сажа. Стадия холодного горения гептана и метанола, наблюдаемая на МКС, имела температуру от 227 до 527 градусов, при этом выделяются гораздо более токсичные угарный газ (сказывается недостаток кислорода) и формальдегид.

Эксперименты по холодному горению веществ проводились и на Земле, но в условиях гравитации подобное пламя практически не поддерживается. А вот в условиях микрогравитации холодное горение может длиться по несколько минут. А потом наступило самое неожиданное.

После того как основное пламя в камерах сгорания было погашено, пузырьки метанола и гептана могли начать неожиданно самовоспламеняться. Видимых причин для этого не было, внятного объяснения этому явлению ученые не предложили до сих пор.

планируется ли 12 сезон ментовских войн

дьявольские возлюбленные 3 сезон смотреть онлайн бесплатно

смотреть хороший доктор 2 сезон 5 серия

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector