Viele natürliche Prozesse in einem Zustand der Schwerelosigkeit laufen sehr unterschiedlich ab. Wie und warum dies geschieht, ist verständlich.
Wie kommt es zur Verbrennung in der Schwerkraft?
Die Verbrennung ist eine chemische Reaktion, bei der Oxidation auftritt, eine große Menge Wärme freigesetzt wird und auch Verbrennungsprodukte auftreten. Damit diese Reaktion stattfinden kann, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Feuer erfordert Sauerstoff, eine brennbare Substanz, sowie die Fähigkeit, Oxidationsprodukte aus der Zündzone zu entfernen.
Um zu verstehen, wie dieser Prozess unter vertrauten Bedingungen abläuft, können Sie am Beispiel einer Kerze brennen. Dies wird dazu beitragen, die Flamme in der Schwerelosigkeit weiter zu vergleichen.
Die Kerze besteht also aus einem Baumwolldocht sowie Wachs, Paraffin oder Stearin. Es wird angenommen, dass die Flamme aufgrund der Zündung des Dochtes gebildet wird, aber tatsächlich ist dies nicht so. Die Dämpfe der diesen Docht umgebenden Substanz brennen direkt. Das Gewinde selbst wird benötigt, um den brennbaren Stoff nach oben in die Verbrennungszone zu leiten.
Damit sind alle Bedingungen erfüllt: Sauerstoff ist in der Luft, es gibt eine brennbare Substanz (Wachs), Verbrennungsprodukte (Kohlendioxid und Wasserdampf) werden aus der Zone entfernt. Der letztere Prozess erklärt sich aus der Tatsache, dass erwärmte und weniger dichte Luft höher als kalt aufsteigt und gleichzeitig Verbrennungsprodukte abführt. Wenn zum Beispiel eine Kerze in einen hohen Behälter gestellt wird, hört sie auf zu brennen - die Luft erwärmt sich überall gleich.
Schwereloses Brennen
Das Vorhandensein der Schwerkraft trägt zur Bildung von Konvektionsströmen bei - dem Unterschied zwischen warmer und kalter Luft. Heiße Rußpartikel, die aufsteigen, strahlen aus. Daher hat die Flamme eine solche längliche Form und kann berücksichtigt werden.
In der Schwerelosigkeit treten solche Konvektionsströme nicht auf. Da Rußpartikel nicht aufsteigen, hat die Kerzenflamme die Form einer Kugel. Nach kurzer Zeit endet der Sauerstoff in der Brennzone der Kerze. Stattdessen wird eine große Menge Kohlenmonoxid gebildet - Kohlenmonoxid. Das Brennen der Flamme dauert einige Minuten.
Interessant ist auch die Farbänderung der Flamme. Unter der Einwirkung der Schwerkraft brennt die Kerze aufgrund des heißen Rußes hauptsächlich gelb. Die Verbrennungstemperatur beträgt 1227 - 1721 Grad Celsius.
Und in der Schwerelosigkeit hat das Feuer nicht genug Sauerstoff, so dass das sogenannte "kalte" Brennen beobachtet wird, dessen Temperatur 227 - 527 Grad Celsius beträgt. Ruß wird in kleinen Mengen gebildet, da dies mindestens 1000 Grad erfordert. In diesem Fall wird Wasserstoff freigesetzt, wodurch die Flamme einen blauen Farbton erhält.
Interessante Tatsache: Wenn Sie eine Kerze anzünden und ständig die Phasen ihres Brennens auf dem Foto fixieren, können Sie ein ungewöhnliches Phänomen feststellen. Zuerst leuchtet es mit der üblichen hellgelben Farbe auf, dann wird die Flamme halbblau und dann vollständig blau. Je weniger Sauerstoff wird, desto mehr schattiert die Flamme.
Die Untersuchung des Verhaltens von Flammen in der Schwerelosigkeit ist für die Astronautik von großer Bedeutung. Zu diesem Zweck führen Wissenschaftler und Forscher verschiedene Experimente durch. Sie tragen dazu bei, die Sicherheit von Raumfahrzeugen und Astronauten zu verbessern.
Beispielsweise werden Experimente an Bord der Internationalen Raumstation in einem speziellen Abteil durchgeführt. Forscher zünden kleine Kraftstofftröpfchen an und beobachten ihr Verhalten. Das Brennen dauert etwa 20 Sekunden. Eine Brennstoffkugel ist von einer feurigen Kugel mit einem Durchmesser von 2-4 mm umgeben.
Es ist bemerkenswert, dass am Ende der sichtbaren Verbrennung die sehr „Kälte“ einsetzt, was sehr schwer zu berücksichtigen ist. Wenn Sie jedoch Sauerstoff liefern oder Kraftstoff hinzufügen, geht die Flamme sofort wieder auf.
Unter Schwerelosigkeit nimmt die Flamme die Form einer Kugel an, da Konvektionsströme aufgrund fehlender Schwerkraft nicht auftreten (unter normalen Bedingungen steigt heiße Luft über kalte auf). Das Brennen wird für kurze Zeit beobachtet. Anfangs ist die Flamme gelb, aber bald nimmt sie eine bläuliche Färbung an und wird dann vollständig blau. Dies liegt an der Tatsache, dass Sauerstoff endet und die Verbrennungstemperatur signifikant abnimmt - auf 227 - 527 Grad Celsius. Eine solche Verbrennung wird "kalt" genannt. In diesem Fall bildet sich ein wenig heißer Ruß und Wasserstoff wird freigesetzt, wodurch sich die Farbe des Feuers ändert.
