Ar ugnis gali degti kosmose?
Trumpas atsakymas: Taip ir ne. Ugniai degti reikia kuro, šilumos ir oksidatoriaus (pvz., deguonies); erdvėje nėra oro, todėl įprasta liepsna negali degti vakuume, nebent būtų tiekiamas oksidatorius arba ugnis būtų ore.
Ką tai reiškia?
Ugnis yra cheminė reakcija, vadinama degimu. Jai reikia trijų dalykų: kuro, šilumos ir kažko, su kuo reaguotų (oksidatoriaus). Žemėje oksidatorius paprastai yra oras aplink liepsną.
Atviroje kosmose oro beveik nėra, todėl žvakė ar degtukas vakuume nedegs. Tokiose vietose kaip Tarptautinė kosminė stotis yra oro, todėl liepsnos gali degti, bet jos atrodo kitaip. Be gravitacijos karštas oras nekyla.
Tai keičia liepsnos formą, spalvą ir dydį. Varikliai ir raketos gali degti kosmose, nes kartu su kuru neša savo oksidatorių. Ugnis vis tiek gali būti pavojinga erdvėlaivių viduje, nes oras yra uždaras ir prisotintas deguonies.
Norintiems suprasti tiksliau
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: Degimas ir plūdrumo sukelta konvekcija.
Degimas yra cheminis procesas, kuriam reikalingas kuras, pakankamai šilumos reakcijai pradėti ir oksidatorius (dažnai deguonis). Žemėje gravitacija sukelia karštų dujų kilimą iš liepsnos. Šis kylantis oras traukia šviežią deguonį link liepsnos srautu, vadinamu konvekcija.
Konvekcija žvakės liepsną paverčia ašaros formos ir padeda kurstyti ugnį. Mikrogravitacijos sąlygomis (beveik nesvarumo būsenoje) konvekcija yra labai silpna, todėl deguonis pasiekia liepsną tik lėtai maišydamasis, vadinamu difuzija. Be konvekcijos liepsnos tampa apvalios, mažesnės ir dažnai vėsesnės.
Jos taip pat išskiria mažiau suodžių (juodų dalelių) ir gali degti mėlyniau, nes keičiasi cheminė sudėtis ir temperatūra. Raketos ir kai kurie degimo įrenginiai vis dar dega kosmose, nes jose yra ir kuro, ir savo oksidatoriaus, todėl jos nepriklauso nuo aplinkinio oro.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai bandė liepsnas sumažintos gravitacijos sąlygomis parabolinių skrydžių metu, desantinių bokštų eksperimentuose ir Tarptautinėje kosminėje stotyje. Šie tiesioginiai eksperimentai rodo skirtingas liepsnos formas, temperatūras ir suodžių susidarymą mikrogravitacijos sąlygomis .
Pavyzdžiai gamtoje
- Žvakės liepsna Žemėje yra ašaros formos, nes karštas oras kyla aukštyn ir maitina liepsną.
- Maža sferinė mėlyna liepsna, matoma mikrogravitacijos eksperimentuose erdvėlaiviuose arba TKS.
- Raketiniai varikliai dega kosmose, nes jie turi savo oksidatorių.
- Gaisras erdvėlaivio viduje yra ypač pavojingas, nes jis dega uždaroje, deguonies prisotintoje ore.
Namų Darbai
Pavadinimas: Žvakė stiklainyje
Sauga: Atlikite tai su suaugusiuoju. Laikykite plaukus ir laisvus drabužius atokiau nuo liepsnos.
Priemonės
- maža žvakė
- negili lėkštė
- skaidrus stiklinis indas
- degtukai arba žiebtuvėlis
- laikmatis
- suaugusiojo priežiūra
Žingsniai
- Padėkite žvakę ant lėkštės ir uždekite ją.
- Įjunkite laikmatį ir 10 sekundžių stebėkite liepsnos formą ir ryškumą.
- Atsargiai uždėkite stiklinį indą ant žvakės, kad ji visiškai uždengtų.
- Vėl įjunkite laikmatį ir stebėkite, kol liepsna užges.
- Pakelkite indą, kai liepsna užges, ir stebėkite, kas vyksta. Ką tai rodo: Liepsna užgęsta, kai indas sunaudoja deguonį, o tai rodo, kad ugniai degti reikia oksidatoriaus.
Žodynas
- Degimas: cheminė reakcija, kurios metu kuras reaguoja su oksidatoriumi, išskirdamas šilumą ir šviesą.
- Oksidatorius: medžiaga (pvz., deguonis), kuri reaguoja su kuru degimo metu.
- Mikrogravitacija: būsena, kai gravitacijos poveikis yra labai mažas, pavyzdžiui, orbitoje; dažnai vadinama „nesvarumu“.
- Konvekcija: karštų dujų ar skysčio judėjimas aukštyn ir vėsesnių dujų žemyn, kuris padeda į liepsną atnešti šviežio deguonies.
Atsakymai į klausimus
Ar degtukas gali degti kosmose?
Ne vakuume; degtukui aplink jį reikia deguonies, todėl jis nedegs be oksidatoriaus.
Ar liepsnos kosmose atrodo kitaip?
Taip. Silpnos gravitacijos sąlygomis liepsnos paprastai būna apvalios, mažesnės ir dažnai mėlynesnės, nes karštos dujos nekyla aukštyn.
Kaip raketos dega kosmose?
Raketos neša ir kurą, ir oksidatorių, todėl jos gali degti be aplinkinio oro.