Molti processi naturali in uno stato di assenza di gravità avvengono in modo molto diverso. Vale la pena capire come e perché ciò accada.
Come avviene la combustione per gravità?
La combustione è una reazione chimica durante la quale si verifica l'ossidazione, viene rilasciata una grande quantità di calore e si verificano anche prodotti di combustione. Affinché questa reazione abbia luogo, devono essere soddisfatte diverse condizioni. Il fuoco richiede ossigeno, una sostanza combustibile e la capacità di rimuovere i prodotti di ossidazione dalla zona di accensione.
Per capire come questo processo si verifica in condizioni familiari, puoi considerare di bruciare con l'esempio di una candela. Ciò contribuirà a confrontare ulteriormente la fiamma a gravità zero.
Quindi, la candela è composta da uno stoppino di cotone, oltre a cera, paraffina o stearina. Si ritiene che la fiamma si formi a causa dell'accensione dello stoppino, ma in realtà non è così. I vapori della sostanza che circonda questo stoppino bruciano direttamente. La filettatura stessa è necessaria per dirigere la sostanza combustibile verso l'alto nella zona di combustione.
Pertanto, tutte le condizioni sono soddisfatte: l'ossigeno è nell'aria, c'è una sostanza combustibile (cera), i prodotti di combustione (anidride carbonica e vapore acqueo) vengono rimossi dalla zona. Quest'ultimo processo è spiegato dal fatto che l'aria riscaldata e meno densa sale, più alta del freddo, e allo stesso tempo trasporta prodotti di combustione. Se, ad esempio, una candela viene posizionata in un contenitore alto, allora smetterà di bruciare - l'aria si riscalderà allo stesso modo ovunque.
Masterizzazione senza peso
La presenza di gravità contribuisce alla formazione di correnti di convezione, la differenza tra aria calda e fredda. Le particelle di fuliggine bollente, che si alzano, emettono un bagliore. Pertanto, la fiamma ha una forma così allungata e può essere considerata.
A gravità zero, non si verificano tali flussi di convezione. Poiché le particelle di fuliggine non si alzano, la fiamma della candela ha la forma di una sfera. Dopo un breve periodo, l'ossigeno nella zona di combustione della candela finirà. Invece, si forma una grande quantità di monossido di carbonio - monossido di carbonio. La combustione della fiamma continuerà per alcuni minuti.
Anche di interesse è il cambio di colore della fiamma. Sotto l'azione della gravità, la candela brucia principalmente in giallo a causa della fuliggine calda. La temperatura di combustione è 1227-1721 gradi Celsius.
E a gravità zero, il fuoco non ha abbastanza ossigeno, quindi si osserva la cosiddetta combustione "fredda", la cui temperatura è di 227 - 527 gradi Celsius. La fuliggine si forma in piccole quantità, poiché ciò richiede almeno 1000 gradi. In questo caso, viene rilasciato idrogeno, a causa del quale la fiamma acquisisce una tinta blu.
Fatto interessante: se accendi una candela e fissa costantemente sulla foto le fasi della sua combustione, puoi notare un fenomeno insolito. In primo luogo, si accenderà con il solito colore giallo brillante, quindi la fiamma diventerà mezzo blu e quindi diventerà completamente blu. Pertanto, minore è l'ossigeno, più sfumano le fiamme.
Lo studio del comportamento della fiamma a gravità zero è di grande importanza per l'astronautica. Scienziati e ricercatori conducono vari esperimenti per questo scopo. Aiutano a migliorare la sicurezza dei veicoli spaziali e degli astronauti.
Ad esempio, esperimenti vengono effettuati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale in uno scompartimento speciale. I ricercatori hanno dato fuoco a piccole goccioline di carburante e ne hanno osservato il comportamento. La masterizzazione dura circa 20 secondi. Una sfera di combustibile è circondata da una sfera di fuoco con un diametro di 2-4 mm.
È interessante notare che quando termina la combustione visibile, inizia il “freddo”, che è molto difficile da considerare. Ma se si fornisce ossigeno o si aggiunge carburante, la fiamma si riaccende immediatamente.
Sotto gravità zero, la fiamma assume la forma di una sfera, poiché i flussi di convezione non compaiono a causa dell'assenza di gravità (in condizioni normali, l'aria calda sale sopra il freddo). La combustione si osserva per un breve periodo. Inizialmente, la fiamma è gialla, ma presto assume una tonalità bluastra, quindi diventa completamente blu. Ciò è dovuto al fatto che l'ossigeno termina e la temperatura di combustione diminuisce significativamente - a 227 - 527 gradi Celsius. Tale combustione si chiama "freddo". In questo caso, si forma un po 'di fuliggine calda e viene rilasciato idrogeno, che provoca un cambiamento nel colore del fuoco.