Monet luonnottomat prosessit painottomuuden tilassa tapahtuvat hyvin eri tavalla. Miten ja miksi tämä tapahtuu, on ymmärtämisen arvoinen.
Kuinka palaminen tapahtuu painovoimassa?
Palaminen on kemiallinen reaktio, jonka aikana tapahtuu hapettuminen, vapautuu suuri määrä lämpöä ja myös palamistuotteita. Jotta tämä reaktio tapahtuisi, useiden ehtojen on täytyttävä. Tulipalo vaatii happea, palavaa ainetta sekä kykyä poistaa hapettumistuotteet syttymisalueelta.
Ymmärtääksesi miten tämä prosessi tapahtuu tutuissa olosuhteissa, voit harkita polttamista kynttilän esimerkillä. Tämä auttaa vertaamaan liekkiä edelleen nollapainoisesti.
Joten kynttilä koostuu puuvillataimasta sekä vahasta, parafiinista tai steariinista. Uskotaan, että liekki muodostuu sydämen syttymisestä, mutta itse asiassa tämä ei ole niin. Tätä sydän ympäröivän aineen höyryt palavat suoraan. Itse lankaa tarvitaan palavan aineen ohjaamiseksi ylös - palamisvyöhykkeelle.
Siten kaikki ehdot täyttyvät: happea on ilmassa, on palavaa ainetta (vahaa), palamistuotteet (hiilidioksidi ja vesihöyry) poistetaan alueelta. Jälkimmäinen prosessi selittyy sillä, että lämmitetty ja vähemmän tiheä ilma nousee korkeammalle kuin kylmä ja samalla kuljettaa palamistuotteita. Jos esimerkiksi kynttilä asetetaan korkeaan astiaan, se lopettaa palamisen - ilma kuumenee samalla tavalla kaikkialla.
Painoton polttaminen
Painovoiman esiintyminen myötävaikuttaa konvektiovirtojen muodostumiseen - ero lämpimän ja kylmän ilman välillä. Kuumat noen hiukkaset, jotka nousevat ylös, lähettävät hehkua. Siksi liekillä on tällainen pitkänomainen muoto ja sitä voidaan pitää.
Nollapitoisuuden ollessa tällaista konvektiivirtausta ei tapahdu. Koska nokihiukkaset eivät nouse ylöspäin, kynttilän liekki on pallon muotoinen. Lyhyen ajan kuluttua happi kynttilän palamisalueella loppuu. Sen sijaan muodostuu suuri määrä hiilimonoksidia - hiilimonoksidi. Liekin palamista jatketaan useita minuutteja.
Mielenkiintoista on myös liekin värinmuutos. Painovoiman vaikutuksesta kynttilä palaa lähinnä keltaisena kuuman noen takia. Palamislämpötila on 1227 - 1721 celsiusastetta.
Ja nollapainolla tulipalossa ei ole tarpeeksi happea, joten havaitaan ns. "Kylmä" palaminen, jonka lämpötila on 227 - 527 astetta. Nokea muodostuu pieninä määrinä, koska tämä vaatii vähintään 1000 astetta. Tässä tapauksessa vety vapautuu, minkä vuoksi liekki saa sinisen sävyn.
Mielenkiintoinen fakta: jos sytytät kynttilän ja kiinnität valokuviin jatkuvasti palamisen vaiheita, voit huomata epätavallisen ilmiön. Ensin se syttyy tavallisella kirkkaan keltaisella värillä, sitten liekistä tulee puoliksi sininen ja sitten täysin sininen. Siten mitä vähemmän happea tulee, sitä enemmän liekki sävyilee.
Liekin käyttäytymisen tutkimuksella nollapainovoimalla on suuri merkitys astronautiikan kannalta. Tutkijat ja tutkijat suorittavat erilaisia kokeita tätä tarkoitusta varten. Ne auttavat parantamaan avaruusalusten ja astronautien turvallisuutta.
Esimerkiksi kokeita tehdään kansainvälisellä avaruusasemalla erityisessä osastossa. Tutkijat sytyttivät pieniä polttoainepisaroita ja tarkkailevat heidän käyttäytymistään. Palaminen kestää noin 20 sekuntia. Polttoainepalloa ympäröi tulinen pallo, jonka halkaisija on 2–4 mm.
On huomionarvoista, että kun näkyvä palaminen loppuu, hyvin ”kylmä” asettuu sisään, mikä on erittäin vaikea huomioida. Mutta jos syöt happea tai lisäät polttoainetta, liekki syttyy välittömästi uudelleen.
Nollan painovoiman ollessa liekki on pallon muotoinen, koska konvektiovirtauksia ei ilmesty painovoiman puuttuessa (normaaleissa olosuhteissa kuuma ilma nousee kylmän yläpuolelle). Palamista havaitaan lyhyen aikaa. Aluksi liekki on keltainen, mutta pian se saa sinertävän sävyn ja muuttuu sitten täysin siniseksi. Tämä johtuu siitä, että happi loppuu ja palamislämpötila laskee merkittävästi - 227 - 527 celsiusasteeseen. Tällaista palamista kutsutaan "kylmäksi". Tässä tapauksessa muodostuu pieni kuuma noki ja vapautuu vetyä, mikä aiheuttaa muutoksen tulipalon värissä.
