Техника - молодёжи 1955-03, страница 14

чем их ближайшие родственники в теплом климате. С другой стороны, сравнительно высокие температуры могут сильно ускорить рост клеток.

Главным во всей проблеме связи температуры и жизни является вопрос о влиянии тепла на ферменты — катализаторы организма.

В любом организме имеется множество ферментов, каждый из которых служит катализатором для специфических форм реакций, и тепло влияет на устойчивость и активность одних ферментов больше, чем других. Общий эффект влияния температуры на процесс жизни обусловливается участвующими в нем специфическими ферментами и тем, как они реагируют на температурные изменения. Эти их характеристики, в свою очередь, зависят от биологического происхождения ферментов и от природы химической среды, в которой проявляется их активность.

Живые клетки столь же чувствительны и к другим изменениям внешних условий, кроме температуры: к концентрации солей, кислотности, щелочности и т. д. Однако температура все же является главнейшим фактором.

ГОРЕНИЕ

Пламя всегда было одним из самых пленяющих человека явлений природы. Изучение его приводит к самым глубоким основам квантовой механики и современной физики. Область существования пламени охватывает диапазон температур от нескольких сот до нескольких тысяч градусов.

Прежде чем говорить о том, что такое пламя, мы должны установить, что такое горение. Горение — это химическая реакция, сопровож дающаяся выделением тепла и могущая происходить почти при любой скорости и любой температуре. Она может протекать весьма мед-

ТЕМПЕРАТУРА ПО ЦЕЛЬСИЮ

273,16 "272 -271 -270 -269 -288 -267 £66265"263

рения является химический процесс, известный как разветвленная цепная реакция.

Это явление, особенно различие между разветвленной и неразвет-вленной цепной реакцией, видно из примеров реакции между водородом и хлором. Эти элементы имеют такое сродство друг с другом, что водородный атом легко отрывает атом хлора от его молекулы, высвобождая другой атом хлора. Тот, в свою очередь, захватывает один атом водорода из молекулы водорода, соответственно высвобождая другой атом водорода, снова вступающий в реакцию. Такая цепная реакция является прямой, то-есть неразветвленной.

В реакции водорода с кислородом атом водорода соединяется с одним атомом молекулы кислорода, образуя свободный радикал ОН и высвобождая при этом атом кислорода. Тот, в свою очередь, соединяется с одним атомом молекулы водорода, создавая другой свободный радикал ОН и высвобождая водородный атом. Таким образом, два радикала ОН создают уже два свободных атома водорода, каждый из которых способен начать свою собственную цепную реакцию. Такая реакция имеет разветвленный характер. Число таких разветвлений может увеличиваться без предела и быстро перерастать во взрыв. Этот тип реакции характерен и для ядерной физики. Расщепление ядра атома урана высвобождает несколько нейтронов, каждый из которых спосо-

страняется на прилегающие соседние объемы холодной смеси и т. д. Таким путем образуется зона распространяющегося во все стороны интенсивного горения, называемая волной горения.

Если горючая смесь поступает из форсунки непрерывно, волна горения при благоприятных условиях может распространяться против течения со скоростью, равной скорости истечения горючей смеси. Примером такого горения может служить устойчивое пламя в горелке газовой кухонной плиты. В пределах самой волны горения температура резко растет от стороны, не охваченной еще горением, к уже горящей стороне. Сечение этой волны и температурный перепад изменяются в широких пределах в зависимости от вида топлива. Например, при горении смеси водорода и фтора температура возрастает примерно до 4500°С на отрезке, равном 0,025 мм.

Скорость распространения волны горения называется скоростью горения. Она может равняться нескольким сантиметрам в секунду для обедненной смеси углеводорода с воздухом и скорости, в несколько сот раз большей для смеси водорода с фтором.

Существует «холодное» пламя, которое поддерживается скорее самопроизвольно развивающейся разветвленной цепной реакцией, чем выделяемым теплом. Эти волны оставляют после себя остатки промежуточных продуктов горения,

Наиболее примечательные точки на шкале температур от абсолютного нуля до 40 000°К.

о -тГ*

-J АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ("к)

ленно, например при ржавлении железа, и бурно — при взрыве.

Горение не всегда требует присутствия кислорода, так как некоторые металлы могут сгорать в азоте, а некоторые вещества, такие, как гидразин (N2tU), перекись водорода (Н2О2) и озон (Оз), могут гореть при полном отсутствии каких-либо других веществ, кроме их самих, то-есть при достаточно высоких температурах их молекулы распадаются и выделяют тепло, не вступая в реакцию с какими-либо другими веществами.

Самое простое определение огня или пламени — это горение достаточно интенсивное для того, чтобы при этом излучался свет. Это может быть спокойно горящее пламя или моментальный взрыв. Причиной го

10

бен начать свою собственную ветвь цепной реакции.

Типичным процессом цепной химической реакции является горение бензина в двигателе внутреннего сгорания. Здесь октановое топливо, смешанное с воздухом, сжимается и поджигается искрой от запальной свечи. Две молекулы октана (СвНм) соединяются с 25 молекулами кислорода воздуха и образуют 16 молекул двуокиси углерода и 18 молекул воды, выделяя при этом тепло. Нагревшаяся двуокись углерода и пары воды образуют газ, который давит на поршень и приводит в движение машину.

Электрическая искра от свечи начинает химическую реакцию в небольшом объеме газовой смеси. По мере сгорания смеси тепло распро

вроде альдегидов и перекисей. Охлаждая пламя путем контакта его с поверхностью какого-либо холод-

12