Apa yang berlaku jika anda menyalakan api di angkasa. Api yang paling berkuasa di angkasa

Eksperimen FLEX, yang dijalankan di Stesen Angkasa Antarabangsa, memberikan hasil yang tidak dijangka - nyalaan terbuka tidak berkelakuan sama sekali seperti yang dijangkakan saintis.

Seperti yang dikatakan oleh sesetengah saintis, api adalah eksperimen kimia tertua dan paling berjaya bagi manusia. Sesungguhnya, api sentiasa bersama manusia: dari kebakaran pertama di mana daging digoreng, kepada nyalaan enjin roket yang menghantar seorang lelaki ke bulan. Secara umumnya, api adalah simbol dan instrumen kemajuan tamadun kita.

Perbezaan antara nyalaan di Bumi (kiri) dan dalam graviti sifar (kanan) adalah jelas. Satu cara atau yang lain, manusia sekali lagi perlu menguasai api - kali ini di angkasa.

Dr Forman A. Williams, profesor fizik di University of California, San Diego, telah mengusahakan kajian tentang nyalaan untuk masa yang lama. Biasanya kebakaran adalah proses kompleks beribu-ribu tindak balas kimia yang saling berkaitan. Sebagai contoh, dalam nyalaan lilin, molekul hidrokarbon menyejat dari sumbu, dipecahkan oleh haba, dan bergabung dengan oksigen untuk menghasilkan cahaya, haba, CO2, dan air. Sebahagian daripada serpihan hidrokarbon dalam bentuk molekul berbentuk cincin, dipanggil hidrokarbon aromatik polisiklik, membentuk jelaga, yang juga boleh membakar atau bertukar menjadi asap. Bentuk titisan air mata yang biasa bagi nyalaan lilin dicipta oleh graviti dan perolakan: udara panas naik dan menarik udara sejuk segar ke dalam nyalaan, menyebabkan nyalaan meningkat.

Tetapi ternyata dalam tanpa berat semuanya berlaku secara berbeza. Dalam eksperimen yang dipanggil FLEX, saintis mengkaji kebakaran di atas ISS untuk membangunkan teknologi pemadam kebakaran dalam graviti sifar. Para penyelidik menyalakan buih-buih kecil heptana di dalam ruang khas dan melihat bagaimana nyalaan itu berkelakuan.

Para saintis berhadapan dengan fenomena aneh. Dalam mikrograviti, nyalaan menyala secara berbeza; ia membentuk bebola kecil. Fenomena ini dijangka kerana, tidak seperti nyalaan di Bumi, dalam graviti sifar, oksigen dan bahan api bertemu dalam lapisan nipis di permukaan sfera. Ini adalah litar ringkas yang berbeza daripada api Bumi. Walau bagaimanapun, satu keanehan ditemui: saintis memerhatikan kesinambungan pembakaran bebola api walaupun selepas, mengikut semua pengiraan, pembakaran sepatutnya berhenti. Pada masa yang sama, api memasuki fasa yang dipanggil sejuk - ia terbakar dengan sangat lemah, sehingga api tidak dapat dilihat. Walau bagaimanapun, ia adalah pembakaran, dan api boleh menyala dengan serta-merta dengan kuasa besar apabila bersentuhan dengan bahan api dan oksigen.

Api yang biasanya kelihatan menyala pada suhu tinggi antara 1227 dan 1727 darjah Celsius. Gelembung heptana pada ISS juga terbakar dengan terang pada suhu ini, tetapi apabila bahan api telah habis dan disejukkan, pembakaran yang sama sekali berbeza bermula - sejuk. Ia berlaku pada suhu yang agak rendah iaitu 227-527 darjah Celsius dan tidak menghasilkan jelaga, CO2 dan air, tetapi lebih toksik karbon monoksida dan formaldehid.

Jenis api sejuk yang serupa telah dihasilkan semula di makmal di Bumi, tetapi dalam keadaan graviti, api itu sendiri tidak stabil dan sentiasa cepat padam. Di ISS, bagaimanapun, nyalaan sejuk boleh menyala secara berterusan selama beberapa minit. Ini bukan penemuan yang sangat menyenangkan, kerana api sejuk menimbulkan bahaya yang lebih tinggi: lebih mudah untuk dinyalakan, termasuk secara spontan, lebih sukar untuk dikesan, dan, sebagai tambahan, ia mengeluarkan lebih banyak bahan toksik. Sebaliknya, penemuan itu mungkin menemui aplikasi praktikal, contohnya, dalam teknologi HCCI, yang melibatkan penyalaan bahan api dalam enjin petrol bukan dari lilin, tetapi dari nyalaan sejuk.

Eksperimen FLEX, yang dijalankan di Stesen Angkasa Antarabangsa, memberikan hasil yang tidak dijangka - nyalaan terbuka tidak berkelakuan sama sekali seperti yang dijangkakan saintis.

Seperti yang dikatakan oleh sesetengah saintis, api adalah eksperimen kimia tertua dan paling berjaya bagi manusia. Sesungguhnya, api sentiasa bersama manusia: dari kebakaran pertama di mana daging digoreng, kepada nyalaan enjin roket yang menghantar seorang lelaki ke bulan. Secara umumnya, api adalah simbol dan instrumen kemajuan tamadun kita.

Perbezaan antara nyalaan di Bumi (kiri) dan dalam graviti sifar (kanan) adalah jelas. Satu cara atau yang lain, manusia sekali lagi perlu menguasai api - kali ini di angkasa.

Dr Forman A. Williams, profesor fizik di University of California, San Diego, telah mengusahakan kajian tentang nyalaan untuk masa yang lama. Biasanya kebakaran adalah proses kompleks beribu-ribu tindak balas kimia yang saling berkaitan. Sebagai contoh, dalam nyalaan lilin, molekul hidrokarbon menyejat dari sumbu, dipecahkan oleh haba, dan bergabung dengan oksigen untuk menghasilkan cahaya, haba, CO2, dan air. Sebahagian daripada serpihan hidrokarbon dalam bentuk molekul berbentuk cincin, dipanggil hidrokarbon aromatik polisiklik, membentuk jelaga, yang juga boleh membakar atau bertukar menjadi asap. Bentuk titisan air mata yang biasa bagi nyalaan lilin dicipta oleh graviti dan perolakan: udara panas naik dan menarik udara sejuk segar ke dalam nyalaan, menyebabkan nyalaan meningkat.

Tetapi ternyata dalam tanpa berat semuanya berlaku secara berbeza. Dalam eksperimen yang dipanggil FLEX, saintis mengkaji kebakaran di atas ISS untuk membangunkan teknologi pemadam kebakaran dalam graviti sifar. Para penyelidik menyalakan buih-buih kecil heptana di dalam ruang khas dan melihat bagaimana nyalaan itu berkelakuan.

Para saintis berhadapan dengan fenomena aneh. Dalam mikrograviti, nyalaan menyala secara berbeza; ia membentuk bebola kecil. Fenomena ini dijangka kerana, tidak seperti nyalaan di Bumi, dalam graviti sifar, oksigen dan bahan api bertemu dalam lapisan nipis di permukaan sfera. Ini adalah litar ringkas yang berbeza daripada api Bumi. Walau bagaimanapun, satu keanehan ditemui: saintis memerhatikan kesinambungan pembakaran bebola api walaupun selepas, mengikut semua pengiraan, pembakaran sepatutnya berhenti. Pada masa yang sama, api memasuki fasa yang dipanggil sejuk - ia terbakar dengan sangat lemah, sehingga api tidak dapat dilihat. Walau bagaimanapun, ia adalah pembakaran, dan api boleh menyala dengan serta-merta dengan kuasa besar apabila bersentuhan dengan bahan api dan oksigen.

Api yang biasanya kelihatan menyala pada suhu tinggi antara 1227 dan 1727 darjah Celsius. Gelembung heptana pada ISS juga terbakar dengan terang pada suhu ini, tetapi apabila bahan api telah habis dan disejukkan, pembakaran yang sama sekali berbeza bermula - sejuk. Ia berlaku pada suhu yang agak rendah iaitu 227-527 darjah Celsius dan tidak menghasilkan jelaga, CO2 dan air, tetapi lebih toksik karbon monoksida dan formaldehid.

Jenis api sejuk yang serupa telah dihasilkan semula di makmal di Bumi, tetapi dalam keadaan graviti, api itu sendiri tidak stabil dan sentiasa cepat padam. Di ISS, bagaimanapun, nyalaan sejuk boleh menyala secara berterusan selama beberapa minit. Ini bukan penemuan yang sangat menyenangkan, kerana api sejuk menimbulkan bahaya yang lebih tinggi: lebih mudah untuk dinyalakan, termasuk secara spontan, lebih sukar untuk dikesan, dan, sebagai tambahan, ia mengeluarkan lebih banyak bahan toksik. Sebaliknya, penemuan itu mungkin menemui aplikasi praktikal, contohnya, dalam teknologi HCCI, yang melibatkan penyalaan bahan api dalam enjin petrol bukan dari lilin, tetapi dari nyalaan sejuk.

Marina Pozdnyakova

Ramai daripada mereka yang menonton filem kultus Amerika "Star Wars" masih mengingati gambar yang mengagumkan dengan letupan, api, serpihan terbakar yang terbang ke semua arah ... Bolehkah adegan mengerikan seperti itu diulang di angkasa nyata? Dalam ruang yang tiada udara sepenuhnya? Untuk menjawab soalan ini, mari kita cuba memikirkan untuk permulaan bagaimana lilin biasa akan menyala di stesen angkasa.

Apakah pembakaran? Ini adalah tindak balas pengoksidaan kimia dengan pembebasan sejumlah besar haba dan pembentukan produk pembakaran panas. Proses pembakaran boleh berlaku hanya dengan kehadiran bahan mudah terbakar, oksigen, dan dengan syarat produk pengoksidaan dikeluarkan dari zon pembakaran.

Mari lihat bagaimana lilin itu disusun dan apa sebenarnya yang terbakar di dalamnya. Lilin - sumbu yang dipintal dari benang kapas, diisi dengan lilin, parafin atau stearin. Ramai orang berfikir bahawa sumbu itu sendiri terbakar, tetapi ini tidak begitu. Ia hanya bahan di sekeliling sumbu yang membakar, atau lebih tepatnya, pasangannya. Sumbu diperlukan supaya lilin (parafin, stearin) cair daripada haba nyalaan naik melalui kapilarinya ke dalam zon pembakaran.

Untuk menguji ini, anda boleh melakukan sedikit percubaan. Tiup lilin dan segera bawa mancis yang menyala ke satu titik dua atau tiga sentimeter di atas sumbu, tempat wap lilin naik. Mereka akan menyala dari perlawanan, selepas itu api akan jatuh pada sumbu dan lilin akan menyala semula (lihat untuk butiran lanjut).

Jadi, ada bahan mudah terbakar. Terdapat juga oksigen yang mencukupi di udara. Dan bagaimana pula dengan penyingkiran produk pembakaran? Tidak ada masalah dengan ini di bumi. Udara yang dipanaskan oleh haba nyalaan lilin menjadi kurang tumpat daripada sejuk di sekelilingnya, dan naik bersama-sama dengan hasil pembakaran (ia membentuk lidah api). Jika produk pembakaran, dan ini adalah karbon dioksida CO 2 dan wap air, kekal dalam zon tindak balas, pembakaran akan cepat berhenti. Adalah mudah untuk mengesahkan ini: letakkan lilin yang menyala dalam gelas tinggi - ia akan padam.

Dan sekarang mari kita fikirkan tentang apa yang akan berlaku kepada lilin di stesen angkasa, di mana semua objek berada dalam keadaan tanpa berat. Perbezaan ketumpatan udara panas dan sejuk tidak lagi menyebabkan perolakan semula jadi, dan selepas masa yang singkat tidak akan ada oksigen yang tersisa di zon pembakaran. Tetapi lebihan karbon monoksida (karbon monoksida) CO terbentuk. Walau bagaimanapun, untuk beberapa minit lagi, lilin akan menyala, dan nyalaan akan berbentuk bola yang mengelilingi sumbu.

Sama menariknya untuk mengetahui warna api lilin di stesen angkasa. Di atas tanah, ia didominasi oleh warna kuning kerana cahaya zarah jelaga panas. Biasanya, api menyala pada suhu 1227-1721 o C. Dalam keadaan tanpa berat, diperhatikan bahawa apabila bahan mudah terbakar habis, pembakaran "sejuk" bermula pada suhu 227-527 o C. Di bawah keadaan ini, campuran hidrokarbon tepu dalam lilin membebaskan hidrogen H 2, yang memberikan nyalaan warna kebiruan.

Adakah sesiapa yang menyalakan lilin sebenar di angkasa? Ternyata mereka menyalakannya - di orbit. Ini pertama kali dilakukan pada tahun 1992 dalam modul eksperimen kapal angkasa Spece Shuttle, kemudian di kapal angkasa Columbia NASA, dan pada tahun 1996 eksperimen itu diulang di stesen Mir. Sudah tentu, kerja ini dilakukan bukan kerana rasa ingin tahu yang mudah, tetapi untuk memahami apa akibat kebakaran di atas stesen boleh menyebabkan dan bagaimana untuk menanganinya.

Dari Oktober 2008 hingga Mei 2012, eksperimen serupa telah dijalankan di bawah projek NASA di Stesen Angkasa Antarabangsa. Kali ini, angkasawan memeriksa bahan mudah terbakar dalam ruang terpencil pada tekanan berbeza dan kandungan oksigen berbeza. Kemudian pembakaran "sejuk" pada suhu rendah telah ditubuhkan.

Ingat bahawa hasil pembakaran di bumi, sebagai peraturan, karbon dioksida dan wap air. Dalam keadaan tanpa berat, dalam keadaan pembakaran pada suhu rendah, bahan yang sangat toksik dibebaskan, terutamanya karbon monoksida dan formaldehid.

Penyelidik terus mengkaji pembakaran dalam graviti sifar. Mungkin hasil eksperimen ini akan menjadi asas untuk pembangunan teknologi baru, kerana hampir semua yang dilakukan untuk ruang angkasa, selepas beberapa lama, menemui aplikasi di bumi.

Sekarang kita faham bahawa pengarah George Lucas, yang mengarahkan Star Wars, masih melakukan kesilapan besar apabila menggambarkan letupan apokaliptik stesen angkasa. Malah, stesen yang meletup akan kelihatan seperti kilat terang pendek. Selepas itu, bola kebiruan besar akan kekal, yang akan keluar dengan cepat. Dan jika tiba-tiba sesuatu benar-benar terbakar di stesen, anda perlu mematikan peredaran udara buatan secara automatik tanpa berlengah-lengah. Dan kemudian api tidak akan berlaku.

lilin- jisim pepejal legap, berminyak apabila disentuh yang cair apabila dipanaskan. Terdiri daripada ester asid lemak asal tumbuhan dan haiwan.

Parafin- campuran hidrokarbon tepu seperti lilin.

Stearin- campuran asid stearik dan palmitik seperti lilin dengan campuran asid lemak tepu dan tak tepu lain.

perolakan semula jadi- proses pemindahan haba disebabkan oleh peredaran jisim udara semasa pemanasan tidak sekata dalam medan graviti. Apabila lapisan bawah dipanaskan, ia menjadi lebih ringan dan naik, manakala lapisan atas, sebaliknya, sejuk, menjadi lebih berat dan tenggelam, selepas itu proses itu diulang lagi dan lagi.