Ang eksperimento ng FLEX, na isinagawa sakay ng International Space Station, ay nagbigay ng hindi inaasahang mga resulta - ang isang bukas na apoy ay hindi kumilos tulad ng inaasahan ng mga siyentipiko.

Gaya ng gustong sabihin ng ilang siyentipiko, ang apoy ang pinakamatanda at pinakamatagumpay na eksperimento sa kemikal ng sangkatauhan. Sa katunayan, ang apoy ay palaging kasama ng sangkatauhan: mula sa mga unang apoy kung saan pinirito ang karne, hanggang sa apoy ng isang rocket engine na naghatid ng isang tao sa buwan. Sa pangkalahatan, ang apoy ay simbolo at instrumento ng pag-unlad ng ating sibilisasyon.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng apoy sa Earth (kaliwa) at sa zero gravity (kanan) ay kitang-kita. Sa isang paraan o iba pa, ang sangkatauhan ay muling kailangang makabisado ng apoy - sa pagkakataong ito sa kalawakan.

Si Dr. Forman A. Williams, propesor ng pisika sa Unibersidad ng California, San Diego, ay nagtatrabaho sa pag-aaral ng apoy sa mahabang panahon. Karaniwan ang apoy ay isang kumplikadong proseso ng libu-libong magkakaugnay na mga reaksiyong kemikal. Halimbawa, sa apoy ng kandila, ang mga molekula ng hydrocarbon ay sumingaw mula sa mitsa, sinisira ng init, at pinagsama sa oxygen upang makagawa ng liwanag, init, CO2, at tubig. Ang ilan sa mga fragment ng hydrocarbon sa anyo ng mga molekulang hugis singsing, na tinatawag na polycyclic aromatic hydrocarbons, ay bumubuo ng soot, na maaari ding magsunog o maging usok. Ang pamilyar na patak ng luha na hugis ng apoy ng kandila ay nilikha sa pamamagitan ng gravity at convection: tumataas ang mainit na hangin at kumukuha ng sariwang malamig na hangin sa apoy, na nagiging sanhi ng pagtaas ng apoy.

Ngunit lumalabas na sa kawalan ng timbang ang lahat ay nangyayari nang iba. Sa isang eksperimento na tinatawag na FLEX, pinag-aralan ng mga siyentipiko ang mga sunog sa ISS upang bumuo ng teknolohiyang paglaban sa sunog sa zero gravity. Ang mga mananaliksik ay nag-apoy ng maliliit na bula ng heptane sa loob ng isang espesyal na silid at pinanood kung paano kumilos ang apoy.

Ang mga siyentipiko ay nahaharap sa isang kakaibang kababalaghan. Sa microgravity, iba ang pagkasunog ng apoy; ito ay bumubuo ng maliliit na bola. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay inaasahan dahil, hindi tulad ng mga apoy sa Earth, sa zero gravity, ang oxygen at gasolina ay nagtatagpo sa isang manipis na layer sa ibabaw ng sphere. Ito ay isang simpleng circuit na naiiba sa apoy ng Earth. Gayunpaman, natuklasan ang isang kakaiba: napagmasdan ng mga siyentipiko ang pagpapatuloy ng pagsunog ng mga bola ng apoy kahit na pagkatapos, ayon sa lahat ng mga kalkulasyon, dapat na tumigil ang pagkasunog. Kasabay nito, ang apoy ay dumaan sa tinatawag na malamig na yugto - ito ay nasusunog nang napakahina, kaya't ang apoy ay hindi makita. Gayunpaman, ito ay pagkasunog, at ang apoy ay maaaring mag-apoy kaagad nang may malakas na puwersa kapag nadikit sa gasolina at oxygen.

Ang isang karaniwang nakikitang apoy ay nasusunog sa mataas na temperatura sa pagitan ng 1227 at 1727 degrees Celsius. Ang mga bula ng Heptane sa ISS ay nasusunog din nang maliwanag sa temperatura na ito, ngunit habang ang gasolina ay naubos at lumamig, nagsimula ang isang ganap na naiibang pagkasunog - malamig. Nagaganap ito sa medyo mababang temperatura na 227-527 degrees Celsius at hindi gumagawa ng soot, CO2 at tubig, ngunit mas nakakalason na carbon monoxide at formaldehyde.

Ang mga katulad na uri ng malamig na apoy ay ginawa sa mga laboratoryo sa Earth, ngunit sa ilalim ng mga kondisyon ng gravitational, ang naturang apoy mismo ay hindi matatag at palaging mabilis na namamatay. Sa ISS, gayunpaman, ang malamig na apoy ay maaaring patuloy na mag-alab sa loob ng ilang minuto. Ito ay hindi isang napakagandang pagtuklas, dahil ang malamig na apoy ay nagpapakita ng mas mataas na panganib: mas madaling mag-apoy, kabilang ang spontaneously, ito ay mas mahirap na tuklasin, at, bukod dito, ito ay naglalabas ng mas maraming nakakalason na sangkap. Sa kabilang banda, ang pagtuklas ay maaaring makahanap ng mga praktikal na aplikasyon, halimbawa, sa teknolohiya ng HCCI, na nagsasangkot ng pag-aapoy ng gasolina sa mga makina ng gasolina hindi mula sa mga kandila, ngunit mula sa isang malamig na apoy.

Paano nasusunog ang apoy sa kawalan ng timbang? Ano ang pagkasunog? Ito ay isang kemikal na reaksyon ng oksihenasyon sa pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init at pagbuo ng mga produktong mainit na pagkasunog. Ang proseso ng pagkasunog ay maaaring maganap lamang sa pagkakaroon ng nasusunog na sangkap, oxygen, at sa kondisyon na ang mga produkto ng oksihenasyon ay aalisin mula sa combustion zone. Tingnan natin kung paano nakaayos ang kandila at kung ano ang eksaktong nasusunog dito. Kandila - isang mitsa na baluktot mula sa mga sinulid na koton, na puno ng waks, paraffin o stearin. Maraming tao ang nag-iisip na ang mitsa mismo ay nasusunog, ngunit hindi ito ganoon. Ang sangkap lamang sa paligid ng mitsa ang nasusunog, o sa halip, ang mga pares nito. Ang mitsa ay kinakailangan upang ang waks (paraffin, stearin) na natunaw mula sa init ng apoy ay tumaas sa pamamagitan ng mga capillary nito sa combustion zone. Upang subukan ito, maaari kang gumawa ng isang maliit na eksperimento. Hipan ang kandila at agad na magdala ng nasusunog na posporo sa isang puntong dalawa o tatlong sentimetro sa itaas ng mitsa, kung saan tumataas ang singaw ng waks. Mula sa laban, sila ay sumiklab, pagkatapos ay ang apoy ay babagsak sa mitsa at ang kandila ay muling sisindi. Kaya, mayroong isang nasusunog na sangkap. Mayroon ding sapat na oxygen sa hangin. At ano ang tungkol sa pag-alis ng mga produkto ng pagkasunog? Walang problema dito sa lupa. Ang hangin na pinainit ng init ng apoy ng kandila ay nagiging mas siksik kaysa sa malamig na nakapalibot dito, at tumataas kasama ng mga produkto ng pagkasunog (sila ay bumubuo ng dila ng apoy). Kung ang mga produkto ng pagkasunog, at ito ay carbon dioxide CO2 at singaw ng tubig, ay nananatili sa zone ng reaksyon, ang pagkasunog ay mabilis na hihinto. Madaling i-verify ito: maglagay ng nasusunog na kandila sa isang mataas na baso - mamamatay ito. At ngayon isipin natin kung ano ang mangyayari sa kandila sa istasyon ng espasyo, kung saan ang lahat ng mga bagay ay nasa isang estado ng walang timbang. Ang pagkakaiba sa density ng mainit at malamig na hangin ay hindi na magiging sanhi ng natural na kombeksyon, at pagkatapos ng maikling panahon ay wala nang natitirang oxygen sa combustion zone. Ngunit ang labis na carbon monoxide (carbon monoxide) CO ay nabuo. Gayunpaman, sa loob ng ilang minuto, masusunog ang kandila, at ang apoy ay magiging anyong bola na nakapalibot sa mitsa. Parehong kawili-wiling malaman kung anong kulay ang magiging apoy ng kandila sa istasyon ng kalawakan. Sa lupa, pinangungunahan ito ng dilaw na kulay dahil sa ningning ng mainit na mga particle ng soot. Karaniwan ang apoy ay nasusunog sa temperatura na 1227-1721oC. Sa kawalan ng timbang, napansin na habang ang nasusunog na sangkap ay naubos, ang "malamig" na pagkasunog ay nagsisimula sa temperatura na 227-527 ° C. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang isang halo ng mga saturated hydrocarbon sa komposisyon ng wax ay naglalabas ng hydrogen H2, na nagbibigay sa apoy ng isang mala-bughaw na tint. May nagsindi na ba ng mga totoong kandila sa kalawakan? Lumalabas na sinindihan nila ito - sa orbit. Una itong ginawa noong 1992 sa eksperimental na module ng Spece Shuttle spacecraft, pagkatapos ay sa Columbia spacecraft ng NASA, at noong 1996 ang eksperimento ay naulit sa istasyon ng Mir. Siyempre, ang gawaing ito ay ginawa hindi dahil sa simpleng pag-usisa, ngunit upang maunawaan kung ano ang mga kahihinatnan ng isang sunog sa istasyon ay maaaring humantong sa at kung paano haharapin ito. Mula Oktubre 2008 hanggang Mayo 2012, ang mga katulad na eksperimento ay isinagawa sa ilalim ng proyekto ng NASA sa International Space Station. Sa pagkakataong ito, sinuri ng mga kosmonaut ang mga nasusunog na sangkap sa isang nakahiwalay na silid sa iba't ibang presyon at iba't ibang nilalaman ng oxygen. Pagkatapos ay itinatag ang "malamig" na pagkasunog sa mababang temperatura. Alalahanin na ang mga produkto ng pagkasunog sa lupa ay, bilang panuntunan, carbon dioxide at singaw ng tubig. Sa kawalan ng timbang, sa mga kondisyon ng pagkasunog sa mababang temperatura, ang mga nakakalason na sangkap ay pinakawalan, pangunahin ang carbon monoxide at formaldehyde. Patuloy na pinag-aaralan ng mga mananaliksik ang pagkasunog sa zero gravity. Marahil ang mga resulta ng mga eksperimentong ito ay magiging batayan para sa pagbuo ng mga bagong teknolohiya, dahil halos lahat ng bagay na ginagawa para sa kalawakan, pagkaraan ng ilang panahon, ay nakakahanap ng aplikasyon sa lupa.

Maraming mga pisikal na proseso ang nagpapatuloy nang iba kaysa sa Earth, at ang pagkasunog ay walang pagbubukod. Ang apoy sa kawalang timbang ay kumikilos nang ganap na naiiba, nakakakuha ng isang spherical na hugis. Sa larawan - pagkasunog ng isang droplet ng ethylene sa hangin sa ilalim ng mga kondisyon ng microgravity. Ang larawang ito ay kinuha sa panahon ng isang eksperimento upang pag-aralan ang physics ng combustion sa isang espesyal na 30-meter tower (2.2-Second Drop Tower) sa John Glenn Research Center, na idinisenyo upang gayahin ang free-fall microgravity na mga kondisyon. Maraming mga eksperimento na isinagawa noon sa spacecraft ang paunang nasubok sa tore na ito, kaya naman tinawag itong "isang gateway sa kalawakan".

Ang spherical na hugis ng apoy ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa ilalim ng mga kondisyon ng kawalan ng timbang ay walang pataas na paggalaw ng hangin at walang convection ng mainit at malamig na mga layer nito, na sa Earth ay "hinihila" ang apoy sa anyo ng isang patak. Ang apoy ay walang sapat na sariwang hangin upang masunog, na naglalaman ng oxygen, at mas maliit at hindi kasing init. Ang dilaw-kahel na kulay ng apoy, na pamilyar sa atin sa Earth, ay sanhi ng ningning ng mga particle ng soot na tumataas na may mainit na daloy ng hangin. Sa kawalan ng timbang, ang apoy ay nakakakuha ng isang asul na kulay, dahil ang maliit na soot ay nabuo (ito ay nangangailangan ng isang temperatura na higit sa 1000 ° C), at kahit na ang soot na, dahil sa mas mababang temperatura, ay kumikinang lamang sa saklaw ng infrared. Sa tuktok na larawan, mayroon pa ring dilaw-orange na kulay sa apoy, dahil ang maagang yugto ng pag-aapoy ay kinukunan, kapag mayroon pa ring sapat na oxygen.

Ang mga pag-aaral ng pagkasunog sa ilalim ng walang timbang na mga kondisyon ay lalong mahalaga para sa pagtiyak ng kaligtasan ng spacecraft. Ang mga eksperimento sa pagsugpo sa sunog (Flame Extinguishment Experiment, FLEX) ay isinagawa sa loob ng ilang taon sa isang espesyal na kompartimento sa board ng ISS. Ang mga mananaliksik ay nag-aapoy ng maliliit na patak ng gasolina (tulad ng heptane at methanol) sa isang kontroladong kapaligiran. Ang isang maliit na bola ng panggatong ay nasusunog nang humigit-kumulang 20 segundo, na napapalibutan ng 2.5–4 mm diameter na globo ng apoy, pagkatapos nito ay lumiliit ang patak hanggang sa mawala ang apoy o maubos ang gasolina. Ang pinaka-hindi inaasahang resulta ay ang pagbagsak ng heptane, pagkatapos ng nakikitang pagkasunog, ay dumaan sa tinatawag na "cold phase" - ang apoy ay naging napakahina na hindi ito nakikita. Ngunit ito ay pagkasunog: ang apoy ay maaaring agad na sumiklab kapag nakikipag-ugnayan sa oxygen o gasolina.

Tulad ng ipinaliwanag ng mga mananaliksik, sa panahon ng normal na pagkasunog, ang temperatura ng apoy ay nagbabago sa pagitan ng 1227 ° C at 1727 ° C - sa temperatura na ito sa eksperimento ay may nakikitang apoy. Habang nasusunog ang gasolina, nagsimula ang "malamig na pagkasunog": ang apoy ay lumamig sa 227-527 ° C at hindi nagdulot ng uling, carbon dioxide at tubig, ngunit mas nakakalason na materyales - formaldehyde at carbon monoxide. Sa panahon ng eksperimento ng FLEX, pinili din ang pinaka hindi nasusunog na kapaligiran batay sa carbon dioxide at helium, na makakatulong na mabawasan ang panganib ng mga sunog sa spacecraft sa hinaharap.

Para sa pagkasunog at apoy sa Earth at sa kawalan ng timbang, tingnan din ang:
Konstantin Bogdanov "Saan inilibing ang aso?" - "5. Ano ang apoy? .

Janash Bannikov

Lumilitaw ang apoy kapag mayroong tatlong sangkap. Una, ito ay gasolina, sa anyo ng kahoy, papel, alkohol, gas, atbp. Pangalawa, kailangan ang oxygen, na nakikipag-ugnayan sa gasolina; bilang resulta ng pagkasunog, ang oxygen ay tumutugon sa gasolina. Ang ikatlong kinakailangang sangkap ay init. Tanging ang gasolina na pinainit sa isang tiyak na temperatura ang masusunog sa hangin.

Natuklasan ng mga Amerikanong siyentipiko mula sa Harvard University na ang electric field ay maaaring mapatay ang apoy. Ipinakita ng isang serye ng mga eksperimento na upang mapatay ang apoy, sapat na upang idirekta ang isang elektrod na konektado sa isang amplifier na may lakas na 600 watts sa apoy. Batay sa pag-install na ito, pinlano na lumikha ng isang electric fire extinguisher.

Kung ano talaga ang hangin, naunawaan ng siyentipiko sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga proseso ng pagkasunog. Matagal bago siya, napatunayan na ang pagkasunog ay posible lamang sa pagkakaroon ng hangin. Ngunit ano ang nangyayari sa hangin sa panahon ng pagkasunog? Sinusubukang sagutin ang tanong na ito, nagsimulang magsagawa ng mga eksperimento si Scheele sa pagkasunog ng iba't ibang mga sangkap sa mahigpit na saradong mga sisidlan.

Ang liquefaction ng mga gas ay ang conversion ng mga gas sa isang likidong estado. Maaari itong gawin sa pamamagitan ng pag-compress ng gas (pagtaas ng presyon) at sabay-sabay na paglamig nito.

Bilang karagdagan sa isang malawak na iba't ibang mga isyu na direktang nauugnay sa paghahatid, pati na rin ang seguridad, ang isang tradisyunal na problema ay patuloy na lumitaw - kailangan mong alisin ang Christmas tree kapag ang mga astronaut ay nagsimulang makahanap ng maraming mga karayom ​​sa kanilang mga sleeping bag na maaaring lumipad doon, dahil may ganoong pisikal na bagay sa interorbital space station.phenomena bilang weightlessness.

Marina Pozdnyakova

Marami sa mga nanood ng kultong Amerikanong pelikula na "Star Wars" ay naaalala pa rin ang mga kahanga-hangang kuha na may mga pagsabog, apoy, nasusunog na mga labi na lumilipad sa lahat ng direksyon ... Maaari bang maulit ang gayong kakila-kilabot na eksena sa totoong kalawakan? Sa isang espasyong ganap na walang hangin? Upang masagot ang tanong na ito, subukan nating malaman para sa isang panimula kung paano masusunog ang isang ordinaryong kandila sa isang istasyon ng kalawakan.

Ano ang pagkasunog? Ito ay isang kemikal na reaksyon ng oksihenasyon sa pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init at pagbuo ng mga produktong mainit na pagkasunog. Ang proseso ng pagkasunog ay maaaring maganap lamang sa pagkakaroon ng nasusunog na sangkap, oxygen, at sa kondisyon na ang mga produkto ng oksihenasyon ay aalisin mula sa combustion zone.

Tingnan natin kung paano nakaayos ang kandila at kung ano ang eksaktong nasusunog dito. Kandila - isang mitsa na baluktot mula sa mga sinulid na koton, na puno ng waks, paraffin o stearin. Maraming tao ang nag-iisip na ang mitsa mismo ay nasusunog, ngunit hindi ito ganoon. Ang sangkap lamang sa paligid ng mitsa ang nasusunog, o sa halip, ang mga pares nito. Ang mitsa ay kinakailangan upang ang waks (paraffin, stearin) na natunaw mula sa init ng apoy ay tumaas sa pamamagitan ng mga capillary nito sa combustion zone.

Upang subukan ito, maaari kang gumawa ng isang maliit na eksperimento. Hipan ang kandila at agad na magdala ng nasusunog na posporo sa isang puntong dalawa o tatlong sentimetro sa itaas ng mitsa, kung saan tumataas ang singaw ng waks. Sila ay sumiklab mula sa laban, pagkatapos nito ang apoy ay babagsak sa mitsa at ang kandila ay muling sisindi (tingnan para sa higit pang mga detalye).

Kaya, mayroong isang nasusunog na sangkap. Mayroon ding sapat na oxygen sa hangin. At ano ang tungkol sa pag-alis ng mga produkto ng pagkasunog? Walang problema dito sa lupa. Ang hangin na pinainit ng init ng apoy ng kandila ay nagiging mas siksik kaysa sa malamig na nakapalibot dito, at tumataas kasama ng mga produkto ng pagkasunog (sila ay bumubuo ng dila ng apoy). Kung ang mga produkto ng pagkasunog, at ito ay carbon dioxide CO 2 at singaw ng tubig, mananatili sa zone ng reaksyon, mabilis na hihinto ang pagkasunog. Madaling i-verify ito: maglagay ng nasusunog na kandila sa isang mataas na baso - mamamatay ito.

At ngayon isipin natin kung ano ang mangyayari sa kandila sa istasyon ng espasyo, kung saan ang lahat ng mga bagay ay nasa isang estado ng walang timbang. Ang pagkakaiba sa density ng mainit at malamig na hangin ay hindi na magiging sanhi ng natural na kombeksyon, at pagkatapos ng maikling panahon ay wala nang natitirang oxygen sa combustion zone. Ngunit ang labis na carbon monoxide (carbon monoxide) CO ay nabuo. Gayunpaman, sa loob ng ilang minuto, masusunog ang kandila, at ang apoy ay magiging anyong bola na nakapalibot sa mitsa.

Parehong kawili-wiling malaman kung anong kulay ang magiging apoy ng kandila sa istasyon ng kalawakan. Sa lupa, pinangungunahan ito ng dilaw na kulay dahil sa ningning ng mainit na mga particle ng soot. Karaniwan, ang apoy ay nasusunog sa temperatura na 1227-1721 o C. Sa kawalan ng timbang, napansin na habang ang nasusunog na sangkap ay naubos, ang "malamig" na pagkasunog ay nagsisimula sa temperatura na 227-527 o C. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, isang halo. ng saturated hydrocarbons sa wax ay naglalabas ng hydrogen H 2, na nagbibigay sa apoy ng mala-bughaw na tint.

May nagsindi na ba ng mga totoong kandila sa kalawakan? Lumalabas na sinindihan nila ito - sa orbit. Ito ay unang ginawa noong 1992 sa eksperimental na module ng Spece Shuttle spacecraft, pagkatapos ay sa Columbia spacecraft ng NASA, at noong 1996 ang eksperimento ay naulit sa istasyon ng Mir. Siyempre, ang gawaing ito ay ginawa hindi dahil sa simpleng pag-usisa, ngunit upang maunawaan kung ano ang mga kahihinatnan ng isang sunog sa istasyon ay maaaring humantong sa at kung paano haharapin ito.

Mula Oktubre 2008 hanggang Mayo 2012, ang mga katulad na eksperimento ay isinagawa sa ilalim ng proyekto ng NASA sa International Space Station. Sa pagkakataong ito, sinuri ng mga kosmonaut ang mga nasusunog na sangkap sa isang nakahiwalay na silid sa iba't ibang presyon at iba't ibang nilalaman ng oxygen. Pagkatapos ay itinatag ang "malamig" na pagkasunog sa mababang temperatura.

Alalahanin na ang mga produkto ng pagkasunog sa lupa ay, bilang panuntunan, carbon dioxide at singaw ng tubig. Sa kawalan ng timbang, sa mga kondisyon ng pagkasunog sa mababang temperatura, ang mga nakakalason na sangkap ay pinakawalan, pangunahin ang carbon monoxide at formaldehyde.

Patuloy na pinag-aaralan ng mga mananaliksik ang pagkasunog sa zero gravity. Marahil ang mga resulta ng mga eksperimentong ito ay magiging batayan para sa pagbuo ng mga bagong teknolohiya, dahil halos lahat ng bagay na ginagawa para sa kalawakan, pagkaraan ng ilang panahon, ay nakakahanap ng aplikasyon sa lupa.

Ngayon naiintindihan namin na ang direktor na si George Lucas, na nagdirekta ng Star Wars, ay nakagawa pa rin ng isang malaking pagkakamali kapag naglalarawan ng apocalyptic na pagsabog ng istasyon ng espasyo. Sa katunayan, ang sumabog na istasyon ay magmumukhang isang maikling maliwanag na flash. Pagkatapos nito, mananatili ang isang malaking mala-bughaw na bola, na lalabas nang napakabilis. At kung biglang may nasusunog sa istasyon, kailangan mong awtomatikong patayin ang artipisyal na sirkulasyon ng hangin nang walang pagkaantala. At pagkatapos ay hindi mangyayari ang apoy.

Wax- isang opaque, mamantika sa pagpindot, solid na masa na natutunaw kapag pinainit. Binubuo ng mga ester ng fatty acid na pinagmulan ng halaman at hayop.

Paraffin- parang wax na pinaghalong saturated hydrocarbons.

Stearin- parang wax na pinaghalong stearic at palmitic acid na may pinaghalong iba pang saturated at unsaturated fatty acid.

natural na kombeksyon- ang proseso ng paglipat ng init dahil sa sirkulasyon ng mga masa ng hangin sa panahon ng kanilang hindi pantay na pag-init sa gravitational field. Kapag ang mga mas mababang mga layer ay pinainit, sila ay nagiging mas magaan at tumaas, habang ang mga itaas na mga layer, sa kabaligtaran, ay lumalamig, nagiging mas mabigat at lumubog, pagkatapos ay ang proseso ay paulit-ulit na paulit-ulit.