על גבי כדור הארץ להבה נראית לנו כמו דמעה בשל התגובות הכימיות שמתרחשות בבערה. מה קרה ללהבה בתחנת החלל הבינלאומית?
מאז ביות האש בתקופה הפרה-הסטורית, היא היוותה מוקד עניין, כאשר האנשים ניסו להבין כיצד להצית אותה וכיצד לשמר אותה, לצרכים מעשיים, כגון בישול. דורות של כימאים הצליחו לפענח את המנגנון הכימי שמראה כיצד החמצן מהאוויר מתערבב עם חומרי הבעירה ואילו חומרים כימיים נוצרים כתוצאה מהשריפה (בהתאם לחומר המקור שבער). חשבנו שאנו יודעים הכל על האש, אבל מסתבר שגם אל התחום הנחקר ביותר במדע יש מה ללמוד.
על כדור הארץ, אפילו בבעירה פשוטה של נר מתרחשות אלפי תגובות כימיות. פחמימנים מהפתיל נשרפים ומתפרקים בחום. הם מתרכבים עם החמצן ויוצרים אור, חום, דו תחמוצת הפחמן ומים. שאר החומרים שנותרו הופכים לחומר שאנו מכנים בשם הכללי פיח, המתעופף באוויר ממקום הבעירה כשהוא מרחף ומתנדנד בתהליך המכונה “עליצות” (buoyancy). בשל התנועה הזו, וכן תנועת האוויר שליד הלהבה, נראית לנו הלהבה בצורת דמעה.
אש בחלל
מחקר של ד”ר פורמן ויליאמס מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו בחן להבות בתוך תא סגור בתחנת החלל הבינלאומית (באמצעות האסטרונאוטים שהיו באותו המועד בתחנה) כיצד מתפתחת בעירה והוא הופתע לראות כי במקום צורת הדמעה התפתחה צורה של כדורים קטנים. שלא כמו להבות על כדור הארץ, המתרחבות באופן חמדני כשהן דורשות עוד ועוד דלק. כדורי הבעירה מאפשרות לחמצן להגיע אליהם. חמצן ודלק מתחברים באיזור צר על פני השטח של הכדור ולא בתוכו. בניסוי שכונה FLIX הביערו האסטרונאוטים טיפות של תרכובת דלק פחמימני – הקטאן. על פניו נראה שהלהבה העיקרית כבתה, אך הטיפות שהיו בתוכה המשיכו לבעור עצמאית
“נראה שהם המשיכו לבעור בלי להבות” אומר ויליאמס. “בתחילה לא האמנו לכך בעצמנו”. למעשה ויליאמס מאמין כי הלהבות היו שם, אך הן היו חוורות מכדי להיראות. “נכנה אותן להבות קרות” הוא מסביר.
להבה רגילה בוערת בטמפרטורות של 1,200-1,800 מעלות צלזיוס. הלהבות הקרות בוערות בטמפרטורה נמוכה יחסית של 250-550 מעלות צלזיוס. לדברי ויליאמס. “הכימיה שלהם שונה לחלוטין. להבות נורמליות מיצרות פיח, דו תחמוצת הפחמן ומים. להבות קרות מיצרות חד תחמוצת הפחמן ופורמלדהידים.”
לימוד התנהגות ה’להבות הקרות’ בתחנת החלל עשוי לסייע לדברי ויליאמס בתכנון מערכות הצתה נקיות יותר לרכב. הבנת הכימיה של התופעה תאפשר לשפר פיתוח שיצרני הרכב עובדים עליו בשנים האחרונות “הצתת דחיסה עם תערובת הומוגנית” (HCCI – ראשי תיבות של “homogeneous charge compression ignition.”). במקום ניצוץ בצילינדר של הרכב יופעל תהליך בעירה עדין ופחות מזהם בתוך התא.”
“הכימיה של ה-HCCI כוללת בתוכה התייחסות לכימיה של הלהבות הקרות” אומר ויליאמס. “השליטה הנוספת שאנו מקבלים מהבעירה היציבה בתחנת החלל יתן לנו עוד ערכים כימיים מדויקים לסוג זה של מחקר”.
עוד בנושא באתר הידען:
ממצאי “ניסוי התאומים” חשפו כיצד משתנה גוף האדם בחלל
דוח: הקרינה בחלל גורמת לדאגה חמורה באשר לטיסות מאוישות לתקופות ארוכות
תלמידי תיכון יערכו ניסוי בחלל עם האסטרונאוט הישראלי הראשון (ידיעה מ-1999 לקראת טיסתו של אילן רמון ז”ל שהתקיימה לבסוף ב-2003 והסתיימה בהתרסקות).
