О пиротехнике популярно.
Без взрывов.
Когда произносят слово «пиротехника», то для многих это взрывы, фейерверки, зрелищные поджоги. Да! Но это только часть пиротехники. Есть еще более спокойные и часто совсем не зрелищные варианты использования выделившегося (или поглощенного) тепла с помощью простейших технических или химических средств без взрывов. Основные законы пиротехники в любом случае одинаковы.
Первый опыт: Саморазогрев.
В свое время выпускались консервы с внутренним разогревом. Под консервной банкой была головка болта, специальным ключом головка слегка поворачивалась и тут же начинался разогрев содержимого банки. Не до кипятка, но руки обжечь до пузырей было можно. Минут через пять после начала разогрева, банку можно было вскрывать и кушать её горячее содержимое. Удобно и быстро, не надо разводить костер или растапливать печь.
Устройство такого обогревательного прибора достаточно простое. Внутри обогревателя две емкости в одной не гашенная известь, в другой вода закрытая герметичной перегородкой. Над нагревателем емкость с пищей. После открытия перегородки вода попадала на не гашенную известь и в результате химической реакции выделяется тепло.
Можно запросто повторить подобный опыт и самим. Если нет не гашенной извести, то ее можно сделать самостоятельно нагрев в костре до красна кусок мела или известняка. Брать голыми руками не гашенную известь нельзя, можно обжечь руки.
Тут главное не переборщить с количеством воды. Для разогрева одного грамма воды на один градус необходимо затратить одну калорию тепла, следовательно для разогрева грамма воды до кипения нужно затратить 100 калорий. А вот чтобы испарить один грамм воды надо затратить 80 калорий. Поэтому для повышения Коэффициента Полезного Действия (КПД) разогрева лучше нагревать известь не доводя ее раствор до кипения. То есть надо добавить побольше воды.
Второй опыт: Самовозгорание.
Если в первом опыте мы использовали химическую реакцию, то во втором опыте используем биологическую энергию микроорганизмов.
Как известно каждый живой организм живет в довольно узком диапазоне температур. Для примера, если мы поставим обычную бражку (вода, сахар, дрожжи) и поместим емкость с раствором в помещение с температурой 18-25 градусов, то получим обычную слабоспиртовую (12-16 процентов) жидкость, пригодную для внутреннего употребления.
Если же температуру брожения повысить до 30-35 градусов, то в итоге уже получим уксус. А уксус даже с очень большого похмелья потреблять внутрь не рекомендуется.
В самых чистых дрожжах есть несколько видов живых микроорганизмов, каждый вид живет в строго определенном диапазоне температур и в своем диапазоне температур может подавлять жизнедеятельность других видов микроорганизмов. В выше приведенном опыте уксуснокислые выделения одних микроорганизмов подавляли жизнедеятельность микроорганизмов выделяющих спирт. Изменив температуру брожения можно добиться и противоположного эффекта.
В окружающей нас среде (земля, вода, воздух) находится множество микроорганизмов. Лишь некоторые активны, все же остальные находятся в состоянии споры (покоя) и оживут только в строго оптимальных условиях своего существования. То есть при соответствующей температуре, давлении, влажности, химическом составе окружающей среды, уровня радиации, электромагнитного и прочих излучений и так далее, и тому подобного.
На сегодняшний день официально зарегистрированы микроорганизмы сохраняющие свою жизнедеятельность (или активно живущие) от минус 273 (в жидком гелии) до примерно плюс 450 градусов по Цельсию (в черных курильщиках на дне Атлантики или в охладительных блоках атомных электростанций).
Нагребем кучу прелых листьев, навоза, сена-соломы, сырого угля, торфа и прочей органики. Куча должна быть большой, в тонну и больше весом. Размером тоже побольше, так чтоб тепло не выходило наружу и разогревалось внутри. А не обогревало окружающую среду. Чем больше куча тем меньше площадь поверхности выделяющей тепло в окружающую среду. Вот тогда и начнется постепенный нагрев кучи. Одни микроорганизмы постепенно будут сменять другие и в итоге, при температуре в 250-300 градусов начнется самовозгорание.
Тут тоже, если воды будет недостаточно то в абсолютно сухом горючем микроорганизмы впадут в фазу спор и разогрев прекратится. Если воды много, то вода начнет интенсивно испаряться и нагрев, то есть повышение температуры свыше 100 градусов (по Цельсию) на время приостановится, до испарения лишней воды. Опять же горючее не горит без доступа воздуха из атмосферы. Поэтому от качества горючего (пористости, площади поверхности отдельных частичек горючего …) также много значит. Жидкий навоз можно разогреть только до 40-60 градусов. А кусковой уголь, торф, сено-солома, смесь навоза с большим количеством соломы, сырая вата-хлопок, очесы пеньки... загораются прекрасно.
Кто не верит, тот может проконсультироваться по этому вопросу у любого, сравнительно грамотного пожарника.
Опыт третий: Костер.
Проделаете самостоятельно. Заодно ответьте на вопрос: Почему сырые дрова горят хуже сухих? И почему сухие дрова хорошо смоченные в бензине или в солярке все равно горят?
Опыт четвертый: Определение критических размеров.
Пробуем обычной или специальной охотничьей спичкой поджечь деревянное и абсолютно сухое бревно. Не получается?
Берем полено и также спичкой поджигаем. Опять не получилось? Берем деревяшку сечением поменьше и снова поджигаем. Сечение, это поперечная площадь деревяшки. Опять не получилось поджечь, тогда уменьшаем сечение еще больше, до тех пор пока деревяшка не начнет, не зажигаться, а самостоятельно гореть.
Если все же зажгли, то измерьте площадь деревяшки, а заодно и минимальную толщину деревяшки. Вот это будет максимально критическая площадь и толщина горения данного материала.
Точно также уменьшая сечение и поджигая, можно найти и минимальное критическое сечение, при котором этот материал уже не горит. Определение минимальной и максимальной площади сечения горения имеет сугубо практический интерес. Например, какого диаметра должен быть фитиль для фейерверка? Достаточно нитки или нужен шнур? Теперь вы уже можете сами определить.
А какой диаметр должен быть у запального отверстия пушки или у старинного мушкета?
Видите как просто, начали с площади полена, а заодно узнали как рассчитать сечение бикфордова шнура.
Если ждете продолжения, то голосуйте рецензиями.
Продолжение: http://www.proza.ru/2010/12/16/923