Пламя горящее в сосуде
О том, как горит огонь в невесомости, задумывались еще фантасты конца 19 начала 20 веков. Одно из наиболее интересных описаний было дано в романе Александра Беляева «Прыжок в ничто», когда по мнению повара, он столкнулся с тем, что одновременно «отсырели и спички, и газ». Готовить пассажирам космического корабля в романе пришлось на электроплитах.
А Перельман в своей «Занимательной физике» пытался рассмотреть проблему горения огня в космосе с научной точки зрения. Вышло не так и близко к истине. Настоящий ответ на вопрос «Как горит огонь в космосе?» могли дать только реальные эксперименты. И они были проведены. В конце статьи мы приводим видео одного из этих экспериментов.
Источник изображения: busy.org
Первые эксперименты
Первый серьезный эксперимент по изучению горения в условиях невесомости провели наши соотечественники на борту станции «Мир». Для эксперимента использовались восковые свечи. В обычных условиях каждая свеча сгорала примерно за 10 минут, однако в космических условиях это время увеличилось до 3/4 часа. При этом пламя каждой свечи имело голубоватый цвет и было едва заметно, так что его просто не удавалось снять на видеокамеру. Для доказательства процесса горения в район пламени вносились кусочки воска. По их оплавлению и можно было утверждать, что происходит процесс горения.
Пламя свечи в обычных условиях и в невесомости. Источник изображения: nasa.gov
Этот результат нельзя было назвать неожиданным, так как в условиях невесомости нет постоянного притока кислорода за счет замены более легкого нагретого воздуха, на более плотный холодный. В космосе и холодный, и теплый воздух ничего не весят, поэтому теплый воздух и не стремится вверх. В таких условиях горение возможно исключительно за счет молекулярной диффузии или с помощью принудительной вентиляции.
Эксперименты на МКС
Проводили свои эксперименты по горению на космических челноках и американцы. Они использовали шарики газовой смеси, которые в земных условиях быстро сгорали. А вот в космосе эти шарики горели по несколько часов, причем энергия, выделяемая при сгорании, была настолько мала, что могла фиксироваться только точными приборами.
Наиболее интересным и показательным опытом по горению в космосе оказался эксперимент FLEX, который состоялся в 2011 году на борту Международной космической станции. В специальных камерах поджигались пузырьки гептана и метанола. В земных условиях за счет гравитации и тяги пламя имеет вытянутую вверх структуру, в чем несложно убедиться, если зажечь спичку или свечу.
Эксперимент FLEX на борту МКС: горение капли топлива . Источник изображения: nasa.gov
Однако в условиях микрогравитации огонь, к удивлению ученых, повел себя иначе. Вместо привычной вытянутой формы пламя оказалось шарообразным, причем имело ярко выраженный голубой оттенок. До сих пор все было ожидаемо, поскольку топливо с кислородом в невесомости встречаются в относительно тонком сферическом слое. А затем началось неожиданное – после выгорания кислорода в этом сферическом слое пламя не погасало, как ожидалось, а переходило в стадию холодного горения. В этой стадии огонь горит настолько слабо, что его увидеть невозможно. Однако, стоит доставить к очагу горения кислород и топливо, как пламя вспыхнет с новой силой.
Привычное для нас пламя огня имеет температуру от 1227 до 1727 градусов по Цельсию. При подобном горении выделяются углекислота, вода и сажа.
Стадия холодного горения гептана и метанола, наблюдаемая на МКС, имела температуру от 227 до 527 градусов, при этом выделяются гораздо более токсичные угарный газ (сказывается недостаток кислорода) и формальдегид.
Эксперименты по холодному горению веществ проводились и на Земле, но в условиях гравитации подобное пламя практически не поддерживается. А вот в условиях микрогравитации холодное горение может длиться по несколько минут.
А потом наступило самое неожиданное. После того как основное пламя в камерах сгорания было погашено, пузырьки метанола и гептана могли начать неожиданно самовоспламеняться. Видимых причин для этого не было, внятного объяснения этому явлению ученые не предложили до сих пор.
Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!
Источник
Изменение цвета пламени конфорки газовой плиты может свидетельствовать о наличии угарного газа.
Пламя газовой плиты или водяной колонки должно быть синего цвета. Наличие в огне всполохов оранжевого, красного или алого цвета свидетельствует о неполноте сгорания и образование угарного газа, отравление которым смертельно.
«Основным условием для горения газа в быту является приток воздуха. В процессе горения газа происходит химическая реакция соединения кислорода, содержащегося в воздухе, с углеродом и водородом топлива. Реакция происходит с выделением тепла, света, а также углекислого газа и водяных паров. Для сжигания 1 кубического метра природного газа требуется около 10 кубометров воздуха. При неполном сгорании газа наблюдается длинный, коптящий, светящийся, непрозрачный, желтого цвета факел. Изменение цвета горения природного газа на желтый, оранжевый, красноватый может свидетельствовать о неполном сгорании газа в силу целого ряда причин. Как то: недостаток поступления воздуха, избыток воздуха, засоренность газовой горелки (пыль, сажа и т.д.). Весь же спектр причин в каждом конкретном случае сможет оценить специалист только при осмотре на месте», – рассказал «АиФ-Самара» начальник управления технической эксплуатации газового оборудования ООО «СВГК» Алексей Мижарев.
Синий цвет пламени в газовой колонке – показатель выделения при горении безопасного уровня угарного газа (CO). Оранжевое или красное пламя – показатель повышенного выделения СО. Угарный газ не имеет цвета, запаха, симптомы отравления им в легких случаях схожи с симптомами начала заболевания гриппом. Поэтому к газовому оборудованию следует относиться внимательно.
При изменении цвета пламени в газовых горелках плиты или колонки (котла) на желтый, красный или оранжевый цвет необходимо обратиться в газовую службу по месту жительства и вызвать специалиста для определения причин и их устранения. В экстренной ситуации необходимо обратиться за помощью в круглосуточную аварийную службу по телефону 04 (или 104 для абонентов сотовой связи). И обязательно обеспечить до их прибытия хороший приток воздуха в помещение, где работает газовый прибор.
Правила «газовой» безопасности
– Работы по монтажу или переносу газового оборудования поручать только специализированной газовой компании.
– Недопустима установка газовых водонагревателей (колонок) без организации надлежащего отвода продуктов сгорания топлива. Опыт показывает, что при некачественной вентиляции помещения нередки случаи отравления угарным газом.
– Установите сигнализатор на загазованность угарным газом.
– Следите за нормальной работой газопотребляющих приборов. Проверяйте тягу до их включения и во время работы. При малейшем подозрении на плохую тягу в дымоходе необходимо немедленно прекратить пользование газом и обратиться к специалистам для проверки дымохода и восстановления нормальной вентиляции.
– Недопустимо отключать автоматику безопасности и регулирования, пользоваться отопительным котлом с неисправной автоматикой. Необходимо пригласить для ремонта представителя специализированной обслуживающей организации.
– Запрещается пользоваться газовыми приборами при закрытых форточках, решетках вентиляционных каналов, отсутствии тяги в дымоходе и вентиляционном канале, щелей под дверями ванной комнаты, где установлен газовый водонагреватель.
– Опасна одновременная работа газовой колонки и вытяжки над газовой плитой при закрытой форточке даже при исправных дымоходе и вентиляционном канале! В этом случае, как правило, происходит нарушение отвода продуктов сгорания. В результате не имеющий запаха угарный газ поступает в жилое помещение и приводит к тяжелому отравлению людей.
– С наступлением минусовых температур опасно обмерзание дымоходов, которое может привести к нарушению вентиляции жилых помещений. Владельцы домов (как частных, так и ведомственных, а также муниципальных) обязаны проверять дымоходы на наличие в них надлежащей тяги.
– Недопустимо оставлять газовые приборы без присмотра, кроме рассчитанных на непрерывную работу и имеющих соответствующую автоматику.
– Опасно использование газа и газовых приборов не по назначению, в частности для отопления помещений.
– При запахе газа в жилом помещении необходимо: немедленно прекратить пользование газовыми приборами, перекрыть краны к газопотребляющим приборам и на них, открыть окна или форточки для проветривания, из незагазованного помещения вызвать аварийную службу газового хозяйства по телефону 04 или 104 для сотовой связи.
– В качестве меры предупреждения отравления угарным газом можно установить в квартире датчика контроля загазованности с газовым клапаном, прекращающем подачу газа при обнаружении опасности для жизни людей.
Источник
Слева – свечка горит на Земле, а справа – в невесомости.
Вот подробности …
Эксперимент, проведенный на борту Международной космической станции, дал неожиданные результаты – открытое пламя повело себя совсем не так, как ожидали ученые.
Как любят говорить некоторые ученые, огонь – это древнейший и самый успешный химический эксперимент человечества. Действительно, огонь шел с человечеством всегда: от первых костров, на которых жарили мясо, до пламени ракетного двигателя, который доставил человека на Луну. По большому счету, огонь является символом и орудием прогресса нашей цивилизации.
Доктор Форман А. Уильямс, (Forman A. Williams), профессор физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего, давно работает над изучением пламени. Обычно огонь – это сложнейший процесс тысяч взаимосвязанных химических реакций. Например в пламени свечи углеводородные молекулы испаряются с фитиля, расщепляются под воздействием тепла и соединяются с кислородом, производя свет, тепло, CO2 и воду. Некоторые из углеводородных фрагментов в форме кольцеобразных молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, образуют сажу, которая может также сгореть либо превратиться в дым. Знакомую каплевидную форму огоньку свечи придает гравитация и конвекция: горячий воздух поднимается вверх и затягивает в пламя свежий холодный воздух, благодаря чему пламя тянется вверх.
Но, оказывается, в невесомости все происходит иначе. В ходе эксперимента под названием FLEX, ученые изучали огонь на борту МКС, чтобы разработать технологии тушения пожаров в невесомости. Исследователи поджигали небольшие пузыри гептана внутри специальной камеры и смотрели, как ведет себя пламя.
Ученые столкнулись со странным явлением. В условиях микрогравитации, пламя горит по-другому оно образует маленькие шарики. Это явление было ожидаемым, поскольку в отличие от пламени на Земле, в невесомости кислород и топливо встречаются в тонком слое на поверхности сферы, Это простая схема, которая отличается от земного огня. Тем не менее, обнаружилась странность: ученые наблюдали продолжение горения огненных шариков даже после того, как по всем расчетам горение должно было прекратиться. При этом огонь перешел в так называемую холодную фазу – он горел очень слабо, настолько, что пламя невозможно было увидеть. Тем не менее, это было горение, и пламя могло мгновенно вспыхнуть с большой силой при контакте с топливом и кислородом.
Обычно видимый огонь горит при высокой температуре между 1227 и 1727 градусами Цельсия. Гептановые пузыри на МКС также ярко горели при этой температуре, но по мере исчерпания топлива и остывания, началось совсем другое горение – холодное. Оно проходит при относительно низкой температуре 227-527 градусов Цельсия и производят не сажу, CO2 и воду, а более токсичные моноксид углерода и формальдегид.
Похожие типы холодного пламени в лабораториях воспроизводились и на Земле, но в условиях гравитации сам по себе такой огонь неустойчив и всегда быстро затухает. На МКС, однако, холодное пламя может устойчиво гореть несколько минут. Это не очень приятное открытие, так как холодный огонь предоставляет собой повышенную опасность: он легче зажигается, в том числе самопроизвольно, его сложнее обнаружить и, к тому же, он выделяет больше токсичных веществ. С другой стороны, открытие может найти практическое применение, например в технологии HCCI, которая предполагает зажигание топлива в бензиновых моторах не от свечей, а от холодного пламени.
Этот снимок сделан во время эксперимента по изучению физики горения в специальной 30-метровой башне (2.2-Second Drop Tower) Исследовательского центра имени Джона Гленна (Glenn Re Center), созданной для воспроизведения условий микрогравитации при свободном падении. Многие эксперименты, которые затем были поставлены на космических аппаратах, проходили предварительное тестирование в этой башне, поэтому ее называют «воротами в космос» (“a gateway to space”).
Шарообразная форма пламени объясняется тем, что в условиях невесомости нет восходящего движения воздуха и не происходит конвекция теплых и холодных его слоев, которая на Земле «вытягивает» пламя в форму капли. Пламени для горения не хватает притока свежего воздуха, содержащего кислород, и оно получается меньше и не такое горячее. Привычный для нас на Земле желто-оранжевый цвет пламени вызван свечением частичек сажи, которые поднимаются вверх с горячим потоком воздуха. В невесомости же пламя приобретает голубой цвет, потому что сажи образуется мало (для этого нужна температура более 1000°С), да и та сажа, что есть, из-за более низкой температуры будет светиться только в инфракрасном диапазоне. На верхнем фото в пламени еще присутствует желто-оранжевый цвет, поскольку заснята ранняя стадия воспламенения, когда кислорода еще достаточно.
Исследования горения в условиях невесомости особенно важны для обеспечения безопасности космических аппаратов. Эксперименты по подавлению огня (Flame Extinguishment Experiment, FLEX) уже несколько лет проводят в специальном отсеке на борту МКС. Исследователи воспламеняют небольшие капли топлива (например, гептана и метанола) в контролируемой атмосфере. Маленький шарик топлива горит примерно 20 секунд, окруженный сферой огня диаметром 2,5-4 мм, после чего капля уменьшается пока либо не погаснет пламя, либо не кончится топливо. Самым неожиданным результатом оказалось то, что капля гептана после видимого сгорания перешла в так называемую «холодную фазу» – пламя стало настолько слабым, что его невозможно было увидеть. И всё же это было горение: огонь мог моментально вспыхнуть при взаимодействии с кислородом или топливом.
Как объясняют исследователи, при обычном горении температура пламени колеблется между 1227°С и 1727°С – при этой температуре в эксперименте и был видимый огонь. По мере сгорания топлива начиналось «холодное горение»: пламя остывало до 227-527°С и производило не сажу, углекислый газ и воду, а более токсичные материалы – формальдегид и монооксид углерода. В ходе эксперимента FLEX также подбирали наименее огнеопасную атмосферу на основе углекислого газа и гелия, что поможет в будущем снизить риск возгорания космических аппаратов.
[источники]
https://earth-chronicles.ru/news/2013-06-20-45791
https://elementy.ru/kartinka_dnya/344/Plamya_v_nevesomosti
Вот тут мы обсуждали Огонь на православную Пасху, а вот что бывает, когда вместе Масло, огонь и вода. Посмотрите на Огненный вихрь и на Красоту взрыва в гифках
Это копия статьи, находящейся по адресу https://masterokblog.ru/?p=9128.
Источник
Всем привет!
Слабое пламя с копотью или пламя вроде нормальное ,но горит оранжевым цветом,а бывает что пламя кажется настолько сильным ,что того гляди задует … Все эти вопросы мы разберем в данной статье.И так поехали.
Чем опасно оранжево-красное пламя?
Думаю начать нужно именно с этого вопроса.Так как вроде бы безобидная неисправность газового прибора многим кажется безвредной.Но на самом деле это не совсем так.
При нормальном сгорании газа пламя будет голубым как на картинке.
Но если пламя вот такое…
Или ещё хуже,вот такое …
То это может негативно сказаться не только на вашей посуде в виде копоти ,но и на вашем здоровье.
Дело в том,что любое топливо при сгорании выделяет продукты горения.При нормальном сгорании газа это незначительное количество углерода, углекислого газа и воды в виде пара.
Но если сгораемая смесь “бедная” ,то есть если в ней много газа и мало воздуха,то она сгорает не так как нужно и при горении выделяет гораздо больше как вышеописанных веществ так ещё к ним добавляется угарный газ в давно приличном количестве.И если у вас не установлена активная вытяжка над плитой,то вы имеете все шансы получить отравление сами и по травить домашних.Поверьте -это не шутка!
Далее разберем все возможные проблемы по порядку.Плита с нова не корректно работает.
Вы купили совершенно новую газовую плиту ,подключили ее к источнику газа ,а пламя на всех конфорках горит красным или оранжевым ,а возможно и коптит.
Тут проблема очевидна.Это не брак производителя,а просто установлены жиклеры не под ваш источник газа.Обычно с завода устанавливаются жиклеры под магистральный источник газоснабжения и если вы запираете такую плиту от газобаллонного оборудования,то работать она будет некорректно.Если в комплекте с плиткой нет сменных жиклеров,то их придется докупить отдельно.
Жиклёр.
Просто попросите у продавца консультанта именно под запитку от баллона и назовите модель вашей плиты.В большинстве случаев жиклёры идут стандартные,но некоторые фирмы используют свои.Далее снимаете конфорки и головкой на 7 (иногда на 8 в зависимости от производителя) выкручиваете старый жиклер ,а на его место вкручиваете новый.Проблема должна уйти.
В ином же случае бывает ,что конфорки горят по разному.А вот это уже может говорить о заводском браке.Но с выводами спешить не стоит.Так как возможно имеет место быть “заводской засор”.Что это значит? Когда новую газовую плиту готовят к транспортировке ,скрытые полости покрывают чем то вроде солидола дабы предотвратить коррозию.
Посадочное место конфорки должно быть чистым.
В данном случае нужно просто снять конфорки и все тщательно протереть.То есть как сами конфорки,так и их посадочные места.
Важно!
Если газовая плита имеет сетевой электророзжиг ,то перед данной процедурой необходимо вынуть вилку из розетки!!!Во избежания поражения электрическим током.Со временем одна или несколько конфорок стали гореть оранжевым пламенем.
Тут возможно несколько причин.
Первая это засорение посадочного места конфорки.То есть туда могли попасть жидкости и жиры от приготовленных вами блюд,что мешает проходу воздуха к горелке.В данном случае нужно снять конфорку и по чистить как ее так и посадочное место.
Во втором же случае возможен перегрев горелки с деформацией самой конфорки.
В данном случае конечно нужно ее заменить,но можно попробовать выправить подручными средствами (по стучать молотком или сточить напильником естественно это нужно делать не на плите.) ,но это вы будете делать на свой страх и риск.
Конфорка еле горит или не загорается вовсе.
Бывает так ,что вроде все было хорошо,но на одной из горелок стало очень маленькое пламя или она не загорается вовсе.И вроде бы пламя,если все так загорается, голубое,но видно ,что не такое сильное как было.
В этом случае проблема решается чисткой жиклера.Процедура довольно проста.Выкручиваете жиклёр и чистите его обычной швейной иглой.Продуваете и ставите на место.Пламя как на “паяльной лампе”…
Этот эффект встречаются на старотипных (с длинным посадочным местом) плитах которых ещё очень много на просторах нашей страны.
Действительно ,если плита исправно выполняет свои функции то какой смысл её менять?Я бы и сам оставил старую если б жене не понадобилась ,кровь из носа,плита с датчиком пламени и электророзжигом.
На самом деле в данном эффекте нет ничего сильно страшного.Но если вас это напрягает ,то проблему можно решить двумя способами.
Первый -это заменить жиклер на другой,с меньшим диаметром отверстия.Например ,у вас стоял 0.8 мм то вы можете поставить 0.6мм.
Или есть второй способ.
Взять металлическую “мочалку” для чистки посуды ,отделить от нее часть чуть больше размера колодца конфорки и , без энтузиазма, затолкать туда ваш “пыж” .Это разделит сильную струю газа на несколько послабее и конфорка будет гореть не так “страшно”.
Также был вопрос, почему иногда (примерно раз в месяц) пламя на газовой плите меняет свой цвет парой на целый день,а на следующий все приходит в норму?
Тут к сожалению “наука” бессильна.Видимо на линии газовая служба проводит какие то работы.То есть в данном случае не нужно грешить на свой газовый прибор.Он тут не причем.
Как всегда,если остались вопросы или я что то упустил,пишите в комментарии.А если вам нужна консультация ,то в пишите в личном сообщении.Всем удачи!
Источник