무중력 상태의 많은 자연 과정은 매우 다르게 발생합니다. 이것이 어떻게 그리고 왜 일어나는지는 이해할 가치가 있습니다.
연소는 어떻게 중력에서 발생합니까?
연소는 산화가 발생하고 많은 양의 열이 방출되며 연소 생성물이 발생하는 화학 반응입니다. 이 반응이 일어나려면 몇 가지 조건이 충족되어야합니다. 화재에는 가연성 물질 인 산소와 점화 구역에서 산화 생성물을 제거하는 능력이 필요합니다.
이 과정이 익숙한 조건에서 어떻게 발생하는지 이해하기 위해 촛불의 예를 들어 불타는 것을 고려할 수 있습니다. 이것은 무중력 화염을 더 비교하는 데 도움이 될 것입니다.
따라서 촛불은 왁스, 파라핀 또는 스테아린뿐만 아니라면 심지로 구성됩니다. 불꽃은 심지의 점화로 인해 형성되는 것으로 여겨지지만 실제로는 그렇지 않습니다. 이 심지를 둘러싼 물질의 증기는 직접 연소됩니다. 가연성 물질을 연소 구역으로 향하게하려면 스레드 자체가 필요합니다.
따라서 모든 조건이 충족됩니다 : 산소가 공기 중에 있고 가연성 물질 (왁스)이 있으며 연소 생성물 (이산화탄소 및 수증기)이 영역에서 제거됩니다. 후자의 과정은 가열되고 밀도가 낮은 공기가 차갑고 더 높으며 동시에 연소 생성물을 운반한다는 사실에 의해 설명됩니다. 예를 들어 양초를 높은 용기에 넣으면 타는 것을 멈출 것입니다. 공기는 어디에서나 동일하게 가열됩니다.
무중력 연소
중력의 존재는 따뜻한 공기와 차가운 공기의 차이 인 대류 전류의 형성에 기여합니다. 매연이 뜨거워지면 빛을 발합니다. 따라서, 화염은 이러한 긴 형상을 가지며 고려 될 수있다.
무중력에서는 이러한 대류 흐름이 발생하지 않습니다. 그을음 입자는 상승하지 않기 때문에, 촛불 불꽃은 구의 형상을 갖는다. 짧은 시간이 지나면 양초의 연소 구역에서 산소가 종료됩니다. 대신, 다량의 일산화탄소-일산화탄소가 형성됩니다. 화염 연소는 몇 분 동안 계속됩니다.
또한 화염의 색 변화가 중요하다. 중력의 영향으로 촛불은 뜨거운 그을음으로 인해 주로 노란색으로 타납니다. 연소 온도는 섭씨 1227-1721 도입니다.
그리고 무중력에서는 화재에 충분한 산소가 없으므로 온도가 섭씨 227-527 도인 소위 "차가운"연소가 관찰됩니다. 그을음은 최소 1000 도가 필요하기 때문에 소량으로 형성됩니다. 이 경우 수소가 방출되어 불꽃이 푸른 색조를 얻습니다.
흥미로운 사실: 촛불을 켜고 불타는 단계를 끊임없이 고정 시키면 비정상적인 현상을 발견 할 수 있습니다. 먼저 일반적인 밝은 노란색으로 켜지고 불꽃이 반 파랗게 된 다음 완전히 파란색으로 바뀝니다. 따라서, 산소가 적을수록 화염 음영이 더 커집니다.
무중력에서 불꽃의 거동에 대한 연구는 우주 비행에 매우 중요합니다. 과학자와 연구원은이 목적을 위해 다양한 실험을 수행합니다. 그들은 우주선과 우주 비행사의 안전을 향상시킵니다.
예를 들어, 실험은 국제 우주 정거장의 특수 구획에서 수행됩니다. 연구원들은 작은 연료 방울에 불을 지르고 그들의 행동을 관찰합니다. 약 20 초 동안 지속됩니다. 연료 구체는 직경 2-4 mm의 불 같은 구체로 둘러싸여 있습니다.
눈에 보이는 연소가 끝나면 매우 "차가운"상태가되기 때문에 고려하기가 매우 어렵습니다. 그러나 산소를 공급하거나 연료를 추가하면 불꽃이 즉시 다시 터집니다.
무중력에서는 중력이 없어서 대류 흐름이 나타나지 않기 때문에 불꽃이 구의 모양을 취합니다 (정상적인 조건에서는 더운 공기가 차갑게 상승합니다). 연소가 짧은 시간 동안 관찰됩니다. 처음에는 불꽃이 노란색이지만 곧 푸른 색조를 띠고 완전히 파란색이됩니다. 이것은 산소가 끝나고 연소 온도가 섭씨 227-527 도로 크게 감소하기 때문입니다. 이러한 연소를 "감기"라고합니다. 이 경우 약간의 매연이 형성되고 수소가 방출되어 화재의 색이 변합니다.