Фокусы и опыты

Скатанный из хлопчатобумажной ткани шарик пропитываем спиртом или бензином. Поджигаем шарик и держим в руке, огонь не обжигает.
Почему?!
Потому что шарик со спиртом внизу холодный, и если его поджечь, тогда спирт будет подниматься вверх и гореть, а внизу оставаться холодным.

Внутренняя зона (1) заполнена парами и продуктами разложения, выделяющимися из горючего вещества в результате его нагревания. Количество диффундирующего из окружающего воздуха кислорода в этой зоне мало и температура в этой зоне сравнительно невысока. На фотографии хорошо видно что первая зона имеет характерный окрас, усиливающийся к краям зоны, что связано с тем что в этой зоне происходит неполное горение с образованием СO являющимся источником синеватого окраса. По мере приближения к краям зоны количество диффундирующего кислорода увеличивается, и горение идет более интенсивно, что хорошо заметно по усилению окраса. В зоне (2), куда частично, проникает кислород воздуха, происходит окисление паров и продуктов разложения, но вследствие недостаточности кислорода именно в этой зоне происходит осмоление и образование мелких частиц угля и поэтому эта зона ярко светится (напомним что свечение пламени обусловлено наличием в пламени возвещенных частиц твердой фазы). Температура в этой зоне значительно выше, чем в зоне (1). В зоне (3) происходит догорание продуктов, образовавшихся уже в зоне (2), и частично тех паров и продуктов разложения, которые не успели прореагировать в зоне (2). Зона (3) содержит самое большое количество диффундировавшего кислорода т.к она является самой внешней и имеет наибольшую поверхность. При достатке кислорода происходит полное окисление паров до газообразных продуктов, поэтому именно в этой зоне выделяется наибольшее количество тепла. Температура в этой зоне еще выше, чем в зоне (2), но яркости пламени уже нет, т.к в зоне почти отсутствуют частицы недогоревшей твердой фазы.
Цвет пламени при горении органических веществ на воздухе зависит от их химического состава и, главным образом, от содержания в них кислорода и углерода. При содержании кислорода в горючем около 50% и выше пламя горения несветящееся, при меньшем содержании кислорода получается светящееся пламя, при содержании 60% и выше углерода появляется значительное количество копоти. Цвет пламени горючих веществ определяется присутствием в нем твердых частиц углерода. Если вместо углерода ввести в пламя другие твердые частицы, то пламя соответственно окрашивается. Так, например, если в бесцветное пламя метилового спирта ввести соли стронция, то пламя окрашивается в красный цвет, при введении солей бария - в зеленый, меди - в синий, натрия - в желтый. Вводимая в пламя соль при высокой температуре диссоциирует и образующиеся продукты диссоциации излучают характерные для них лучи. Так, например, хлористый барий при высокой температуре диссоциирует по уравнению:

2BaCl2 => 2BaCl + Cl2

Монохлорид ВаСl излучает в зеленой линии спектра. Это свойство солей некоторых металлов используется при изготовлении самых разнообразных пиротехнических составов. Эти составы представляют собой механические смеси горючего, окислителя, добавки для получения цветного пламени и цементатора.

Порошкообразная масса прессуется в шашки определенного размера, называемые звездками. При горении эвездок выделяется значительное количество тепла, температура горения достигает 2000-3000°С, что и обусловливает диссоциацию солей и образование окрашенного пламени.

Горение и детонация взрывчатых веществ так же, как и горение обычных горючих тел, сопровождается появлением пламени. Яркость и цвет пламени обычного горения ВВ зависит от состава ВВ. ВВ с неполным кислородным балансом, как например тротил, горит с выделением большого количества копоти - свободного углерода. ВВ с большим содержанием кислорода, как например тетрил, тэн, гексоген, горят с образованием белого яркого пламени. При детонации ВВ с неполным кислородным балансом так же, как и при горении, выделяется свободный углерод в виде графита. При детонации тротила образуется пламя, окрашенное в красноватый цвет, и клубы черного дыма. При детонации нитроглицерина образуется ослепительно яркое пламя без дыма. При выстреле из артиллерийского орудия у среза ствола появляется пламя. Появление этого пламени обусловлено догоранием продуктов разложения пороха - окиси углерода, водорода - при непосредственном соприкосновении и смешении их с кислородом воздуха.

Образование значительного пламени при детонации ВВ, а также яркие вспышки при выстреле, практически представляют серьезные неудобства. Так, например, появление пламени при выстреле демаскирует орудие.

Появление пламени при детонации бризантных ВВ исключает возможность применения их для производства взрывных работ в каменноугольных шахтах, а также и для специальных целей военного дела. Дело в том, что в каменноугольных шахтах из пластов угля выделяется метан, который в смеси с воздухом образует смеси, способные к детонации. Точно так же мелкая угольная пыль в смеси с воздухом способна к детонации. Для приведения в состояние детонации этих смесей может служить пламя взрыва бризантных ВВ. Для предотвращения взрыва метано - воздушной и пылевой смеси при производстве взрывных работ в шахтах применяют так называемые антигризутные ВВ. Эти ВВ обычно представляют собой смеси бризантных ВВ с хлористыми солями калия или натрия.

Значительный интерес представляет собою явление «беспламенного» горения. Беспламенное горение осуществляется следующим образом. Смесь горючих газов или паров с воздухом направляется па нагретый до определенной температуры катализатор. При соприкосновении смеси с катализатором в тонком слое ее осуществляется химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла, за счет которого катализатор сильно разогревается, однако газовая смесь продолжает гореть без пламени.

В качестве окислительного катализатора вначале применялась платина, в настоящее время исследователями найдены более дешевые катализаторы. Так. например, на основе шамота с примесью окислов никеля и железа получен очень хороший катализатор беспламенного горения. Активность катализатора беспламенного горения зависит от состоянии его поверхности. Чем больше развита поверхность катализатора, тем выше его активность. Поверхность же катализатора увеличивается с повышением его пористости или степени дробления.

Скорость горения и поверхностное распространение пламени

Горение пороха и других твердых смесей топлива с окислителями имеет вполне определенный характер. В результате многочисленный наблюдений твердо установлено что горение происходит на поверхности сгорающего образца, а фронт горения распространяется вглубь образца строго перпендикулярно его поверхности с постоянной скоростью. Так к примеру порох в цилиндрической оболочке горит по круглому слою, распространяющемуся от одно торца цилиндра к другому, цилиндрический заряд пороха горит в тонком слое по всей поверхности, границы которой приближаются к центру цилиндра. А шарообразный заряд горит шаровым слоем стремящимся к центру шара. На рисунке ниже схематически изображены фронт горения и направления его распространения для приведенных выше форм заряда, фронт обозначен красным цветом, заряд серым цветом, стрелками указано направление движения фронта пламени.