Введение
Спичка — один из древнейших и простейших инструментов для добывания огня, но за этим мгновенным процессом скрывается сложная физико-химическая динамика. Сегодня, используя высокоскоростную камеру Phantom с частотой 7500 кадров в секунду, я зафиксировал рождение пламени в мельчайших деталях. Этот эксперимент позволил заглянуть в тайные мгновения, недоступные человеческому глазу, и увидеть, как взаимодействуют температура, газообразование и химические реакции в первые миллисекунды горения.
Экспериментальная установка
Для проведения съемки использовались следующие компоненты:
- Объект исследования: Обычная деревянная спичка с головкой на основе серы, бертолетовой соли (KClO₃) и стеклообразующего компонента (SiO₂).
- Метод инициирования: Механическое трение головки о терочную поверхность, что имитирует стандартное зажигание.
- Высокоскоростная камера: Phantom, настроенная на частоту 7500 fps, позволяющая детально проанализировать фазовые переходы и химические реакции.
- Освещение: Мощные LED-светильники с высокой интенсивностью, обеспечивающие равномерную экспозицию без мерцания.
- Меры безопасности: Эксперимент проводился в контролируемых условиях, на негорючей поверхности, с использованием защитного экрана.
Методика проведения
Спичка устанавливалась в фиксированном положении, после чего проводилось зажигание путем резкого трения о терочную поверхность. Как только головка достигала критической температуры, камера начинала запись.
Наблюдения и анализ
1. Начало воспламенения (0–3 мс)
Первая фаза — механический контакт с терочной поверхностью. Трение генерирует локальное повышение температуры, что приводит к разложению бертолетовой соли и высвобождению кислорода. Уже на первых кадрах заметно появление мельчайших искр — результат горения серы и первых частиц древесины.
2. Вспышка окисления (3–7 мс)
При достижении температуры в ~300 °C начинается бурное окисление. Появляется характерная яркая вспышка, которая фиксируется как разлет красно-оранжевых искр — это горение тонкодисперсных частиц серы и фосфора, находящихся в составе головки.
3. Формирование факела (7–20 мс)
Пламя стабилизируется, и реакция охватывает всю поверхность спичечной головки. Хорошо заметны потоки газов, возникающие в результате термического разложения компонентов. Образуется конвекционный поток, который поднимает пламя вверх.
4. Переход к устойчивому горению (20+ мс)
Головка полностью охвачена огнем, и процесс распространяется на древесину. В кадрах отчетливо видны турбулентные потоки горячих газов, создающие эффект «пляшущего» пламени.
Выводы
Высокоскоростная съемка позволила раскрыть скрытые этапы воспламенения спички, продемонстрировав сложность химических и физических процессов, происходящих в считанные миллисекунды. Этот простой на первый взгляд процесс оказывается ярким примером мгновенного перехода от механического воздействия к энерговыделяющему химическому преобразованию. Каждая искра, зафиксированная камерой, является свидетельством высвобождения накопленной химической энергии, превращая повседневное действие в зрелище, достойное научного изучения
https://highspeedimaging.ru/arenda-videokamer-i-aksessuarov/phantom-v711/
Ваш комментарий будет первым