Question

В условиях невесомости отсутствует конвекция потоков воздуха -необходимое условие для поддержания горения. Однако и в этом случае свеча или спичка будут некоторое время гореть слабым, неярким пламенем шарообразной формы. Объясните явление.

Answer 1

в условиях притяжения земли и существования веса за счет конвекции теплый воздух поднимается вверх а его место занимает холодный воздух который и поддерживает горение. В условиях невесомости сила Архимеда на теплый воздух не действует поэтому горение происходит по всем направлением и пламя имеет форму шара. По мере выгорания кислорода горение прекращается.

Answer 2

В условиях невесомости, как вы правильно указали, отсутствует конвекция, которая обычно обеспечивает перемещение потоков воздуха. В земных условиях конвекция является важным фактором поддержания горения, так как поднимающиеся нагретые газы замещаются свежими охлажденными воздушными массами, что обеспечивает поступление кислорода и удаляет продукты горения.

Однако в невесомости происходят следующие явления, которые позволяют свече или спичке гореть слабым пламенем:

1. Диффузия: В отсутствие конвекции происходит диффузия, то есть перемешивание газов в результате их случайного теплового движения. Кислород и газы окружающей среды диффундируют вокруг и к пламени, что обеспечивает минимальное поступление кислорода, необходимого для горения.

2. Тепловая конвекция: Хотя конвекция в обычном смысле отсутствует, но в невесомости возникает тепловая конвекция. Горящая свеча или спичка нагревает окружающую среду, и это приводит к созданию разницы в плотности газов. Более нагретые газы, которые окружают пламя, становятся менее плотными и поднимаются вверх, а прохладные газы снизу замещают их. Это, в свою очередь, обеспечивает некоторое движение воздуха вокруг пламени.

3. Радиационная передача: В невесомости возникает радиационная передача тепла, которая помогает поддерживать горение. Пламя излучает тепло в виде электромагнитных волн, которые могут передаваться через пустое пространство без необходимости воздуха для теплопередачи.

В результате совместного действия диффузии, тепловой конвекции и радиационной передачи свеча или спичка могут продолжать гореть в условиях невесомости, хоть и с более слабым и шарообразным пламенем, чем в земных условиях. Но стоит отметить, что без наличия воздуха в ограниченном космическом модуле или капсуле, где нет возможности получения нового кислорода, горение в итоге погаснет.