失重狀態下蠟燭能燃燒嗎?
對於這個問題,愛因斯坦也被打臉了!
在人類進行航天飛行之前很久,現代物理的開創者和奠基人——阿爾伯特 愛因斯坦曾提出了一個問題:「在失重的條件下(如宇宙飛船中)能點燃燒蠟燭嗎?」
他的回答是否定的。
理由是,處於失重狀態下的空氣不再受到重力,蠟燭燃燒時,熱空氣不再上升,冷空氣也不再下降,因此蠟燭被燃燒過的熱空氣包圍,而蠟燭芯不能得到氧氣的補充,因而很快會熄滅。
事實真是這樣的嗎?
1987年2月,「和平號」宇宙空間站發生了故障——氧氣發生器起火了。與理論上的看法相反,燃燒的火焰並沒有在很短的時間內自動熄滅,太空人只好手動將火撲滅。
這起事故觸發了俄羅斯和美國航員在失重條件下進行燃燒實驗的想法。
於是他們點燃了蠟燭,結果蠟燭持續燃燒起來,不過燃燒速度比在地面緩慢得多,尤其不同的是火焰的外形不是像一般那樣向上伸展,而是一個球形狀,火球外圍呈淡藍色。
蠟燭在正常和失重狀態下燃燒的不同形狀
這是什麼原因呢?
原來,愛因斯坦忽略了空氣熱運動的存在,即使沒有對流,含有氧的新鮮的空氣還是可以通過擴散到達燭芯,維持蠟燭的燃燒,但燭焰因為沒有冷、熱空氣的對流運動而暗一些。
同時,由於失重,空間的各個方向是各向同性的,因而燭焰是球型的。
前蘇聯的科學家在「聯盟8號」上順利進行了焊接工作,證明了在失重條件下,的確能夠維持燃燒。
那為什麼蠟燭在失重條件下,燃燒出來的火焰形狀和地球上不同呢?
之所以存在這種區別,物理學的解釋是:在地球上,由於受到重力的影響,燃燒後會使旁邊空氣形成上下對流,於是我們看到的火焰向上。在太空失重的情況下,這種上下對流消失,點燃後的蠟燭沒有所謂的向上或向左等等的方向,其焰就會向四周伸展,形成球形火焰。
這是NASA在空間站做的一次燃燒試驗完整過程!
在燃燒的同時,雖然消耗了氧氣,重要是氧氣分子是做無規則的運動的,周圍的氧氣分子會填補原來的氧氣的空間,蠟燭便得以繼續燃燒,但由於受到廢氣的阻礙,燃燒時獲得的氧氣量會比在地球上相對減小,燃燒不夠充分,燃燒會比在地球上更緩慢。
現在,如果有人問你,在失重的狀態下,蠟燭能否燃燒,你會怎麼回答呢?
End
科普小問答
蠟燭在太空失重的情況下燃燒,由於重力的原因,會使旁邊空氣形成上下對流,點燃後火焰向上,因此形成了我們看到半球形火焰,是這樣的嗎?
A.是
B.不是
提示:答對得1分積分。答錯不得分。
編輯:海棉叔叔 圖文綜合網絡
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