Mnoho prírodných procesov v stave beztiaže sa vyskytuje veľmi odlišne. Ako a prečo sa to stáva, stojí za pochopenie.
Ako dochádza k spaľovaniu v gravitácii?
Spaľovanie je chemická reakcia, pri ktorej dochádza k oxidácii, uvoľňuje sa veľké množstvo tepla a vyskytujú sa aj produkty horenia. Aby k tejto reakcii mohlo dôjsť, musí byť splnených niekoľko podmienok. Oheň vyžaduje kyslík, horľavú látku, ako aj schopnosť odstraňovať oxidačné produkty zo zóny zapálenia.
Aby ste pochopili, ako sa tento proces vyskytuje v známych podmienkach, môžete zvážiť zhorenie pomocou sviečky. To pomôže ďalej porovnávať plameň v nulovej gravitácii.
Sviečka sa teda skladá z bavlneného knôtu, ako aj vosku, parafínu alebo stearínu. Predpokladá sa, že plameň sa vytvára zapálením knôtu, ale v skutočnosti tomu tak nie je. Výpary látky obklopujúcej tento knôt priamo horia. Samotný závit je potrebný na nasmerovanie horľavej látky do spaľovacej zóny.
Tým sú splnené všetky podmienky: kyslík je vo vzduchu, existuje horľavá látka (vosk), produkty horenia (oxid uhličitý a vodná para) sú odstránené zo zóny. Tento posledný spôsob sa vysvetľuje skutočnosťou, že zahrievaný a menej hustý vzduch stúpa, je vyšší ako studený a súčasne odvádza spaliny. Ak je napríklad sviečka umiestnená vo vysokej nádobe, prestane horieť - vzduch sa bude všade zohrievať rovnako.
Beztiažové spaľovanie
Prítomnosť gravitácie prispieva k tvorbe konvekčných prúdov - rozdiel medzi teplým a studeným vzduchom. Horúce častice sadzí, ktoré stúpajú, emitujú žiaru. Preto má plameň taký podlhovastý tvar a dá sa zvážiť.
V nulovej gravitácii sa takéto konvekčné toky nevyskytujú. Pretože častice sadzí nevzrastajú, plameň sviečky má tvar gule. Po krátkej dobe kyslík v horiacom pásme sviečky skončí. Namiesto toho sa vytvára veľké množstvo oxidu uhoľnatého - oxid uhoľnatý. Horenie plameňa bude pokračovať niekoľko minút.
Zaujímavá je tiež zmena farby plameňa. Pri pôsobení gravitácie horí sviečka hlavne v žltej v dôsledku horúcich sadzí. Teplota spaľovania je 1227 - 1721 stupňov Celzia.
A pri nulovej gravitácii nemá oheň dostatok kyslíka, takže sa pozoruje tzv. „Studené“ horenie, ktorého teplota je 227 - 527 stupňov Celzia. Sadze sa tvoria v malom množstve, pretože to vyžaduje najmenej 1000 stupňov. V tomto prípade sa uvoľňuje vodík, vďaka ktorému plameň získava modrý odtieň.
Zaujímavý fakt: ak zapálite sviečku a stále na fotografii upevňujete fázy jej pálenia, môžete si všimnúť neobvyklý jav. Najprv sa rozsvieti obvyklou jasne žltou farbou, potom sa plameň zmení na modro a potom úplne na modro. Čím menej sa tým stáva kyslík, tým viac odtieňov plameňa.
Štúdium správania plameňa pri nulovej gravitácii má pre astronautiku veľký význam. Vedci a vedci uskutočňujú na tento účel rôzne experimenty. Pomáhajú zvyšovať bezpečnosť kozmických lodí a astronautov.
Experimenty sa napríklad vykonávajú na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice v špeciálnom priestore. Vedci spustili paľbu na malé kvapky paliva a pozorovali ich správanie. Horenie trvá asi 20 sekúnd. Palivová guľa je obklopená ohnivou guľou s priemerom 2 až 4 mm.
Je pozoruhodné, že keď viditeľné horenie končí, nastane veľmi „studený“, čo je veľmi ťažké brať do úvahy. Ak však dodáte kyslík alebo doplníte palivo, plameň okamžite znovu vzplane.
Pri nulovej gravitácii má plameň tvar gule, pretože konvekčné toky sa neobjavujú v dôsledku neprítomnosti gravitácie (za normálnych podmienok horúci vzduch stúpa nad chladom). Horenie je pozorované na krátku dobu. Spočiatku je plameň žltý, ale čoskoro nadobudne namodralý odtieň a potom sa úplne zmení na modrý. Je to spôsobené skutočnosťou, že kyslík končí a teplota spaľovania výrazne klesá - na 227 - 527 stupňov Celzia. Takéto spaľovanie sa nazýva „studené“. V tomto prípade sa vytvorí malé horúce sadze a uvoľní sa vodík, čo spôsobí zmenu farby ohňa.