Что такое пламя
Пламя — зона химической реакции горения, где топливо реагирует с кислородом с выделением тепла и света. Продукты горения — преимущественно углекислый газ CO₂ и водяной пар H₂O — разогреты до 800–1500 °C (в зависимости от топлива).
Архимедова сила для газов
Архимедова сила действует не только в жидкостях, но и в газах. Закон Архимеда: тело (или объём газа) вытесняется вверх с силой, равной весу вытесненного им вещества. Горячие газы пламени разрежены — их плотность в 3–5 раз ниже, чем у окружающего холодного воздуха. Холодный воздух тяжелее и «подныривает» снизу под горячий, выталкивая его вверх. Это и есть конвекция.
Почему пламя вытянуто, а не кругло
Снизу горелки/свечи постоянно поступает свежий воздух с кислородом. Горячие газы непрерывно уходят вверх. Зона горения вытягивается в форму конуса или языка: у основания — поступление кислорода, горение активно; вверху — газы охлаждаются и горение затухает. Форма определяется скоростью конвекционного потока.
Пламя в невесомости — шарообразное
На МКС провели эксперименты со свечами. Без гравитации нет архимедовой силы, нет конвекции. Горячие газы не «всплывают» — они равномерно расходятся во все стороны. Пламя принимает шарообразную форму, горит медленнее (кислород доставляется только диффузией) и значительно холоднее. Цвет — синеватый, без привычного жёлтого (меньше сажи — меньше излучения в видимом диапазоне).
Почему свеча на ветру гаснет
Ветер сдувает горячие газы и нарушает зону горения. Кроме того, ветер быстро охлаждает область реакции ниже температуры воспламенения. Одновременно кислород может как подпитывать горение (слабый ветер), так и охлаждать и разбавлять зону горения (сильный ветер) — поэтому слабый ветер раздувает, сильный — тушит.
