Коли ми сидимо біля багаття і спостерігаємо, як його дим піднімається вгору і зникає в повітрі, ми можемо задатися питанням: чому він зникає і куди він дівається?
В основі такого явища лежать фізичні процеси, які відбуваються з частинками диму. Коли дерево або інший матеріал горить, воно виділяє різні гази і частинки, в тому числі тверді і рідкі. Повітря, яке оточує палаючий матеріал, нагрівається і починає підніматися, оскільки нагріте повітря має меншу щільність. Разом з ним піднімаються і частинки диму.
Однак, у міру підйому вгору, дим починає остигати і згущуватися. Це пов'язано з тим, що в міру віддалення від джерела вогню, температура повітря падає, і він перестає сприяти підтримці диму в повітрі. Незважаючи на це, підйомний струм, викликаний нагрітим повітрям, може підтримувати частинки диму в повітрі на деякий час, продовжуючи їх переміщення вгору.
Остаточне зникнення диму відбувається через двох факторів. По-перше, у міру підйому вгору, кожна частинка диму стикається з великою кількістю повітряних молекул, які викликають її зниження маси і швидкості. По-друге, при підйомі вгору дим виявляється вольфрамово-гексаедричної структури повітряних потоків, що призводить до їх дисипації і розбивання на більш дрібні і менш видимі частинки. В результаті, дим зникає в повітрі і стає невидимим для нашого ока.
Чому дим багаття зникає?
Якщо ви коли-небудь розпалювали багаття в темний час доби, Ви могли помітити, що дим починає зникати, коли піднімається вгору. Чому ж це відбувається?
- Вертикальний рух повітря: коли дим починає підніматися вгору, він переміщується в зону з більш низьким тиском. В результаті цього дим розподіляється і розріджується, що робить його менш помітним.
- Теплові потоки: вогонь створює теплові потоки, які піднімаються вгору. Дим, стикаючись з цими потоками, також піднімається і розчиняється в навколишньому середовищі.
- Дифузія: У процесі руху вгору диму, частинки диму дифундують в навколишню атмосферу. Цей процес дозволяє частинкам диму розподілятися на більшу площу, що робить його менш видимим.
- Осадження: при взаємодії з повітрям та іншими частинками, частинки диму починають осідати. У міру їх осадження, дим поступово зникає.
У підсумку, поєднання факторів, таких як вертикальний рух повітря, теплові потоки, дифузія і осадження, призводить до того, що дим від багаття зникає при піднятті вгору. Це пояснює, чому багаття в темний час доби виробляють менше диму, і робить його менш помітним на нічному небі.
Роль температури
Температура відіграє важливу роль в процесі розбору диму від багаття. Коли багаття горить, виникає тепло, яке підвищує температуру повітря над ним. Підняття температури призводить до зміни щільності повітря і створення конвекційних течій.
Піднявшись вгору, гаряче повітря переносить з собою димові частинки. При досягненні більш холодних шарів атмосфери, що переносяться частинки починають охолоджуватися. Через охолодження частинки диму змінюють свої фізичні властивості і стають більш щільними.
Щільні частинки диму починають осідати, утворюючи т.зв. «димову завісу». Цей ефект особливо помітний при низьких температурах, коли більш холодне повітря не здатний підтримувати підняті частинки в стані газу.
| Етап | Опис |
|---|---|
| Gorenje багаття | Висока температура створює конвекційні течії. |
| Підняття вгору | Гаряче повітря переносить з собою частинки диму. |
| Охолодження частинок | При охолодженні частинки диму стають щільними. |
| Димова завіса | Осілі частинки утворюють видиму димову завісу. |
Вплив вітру
Вітер відіграє важливу роль у поширенні та зникненні диму з багаття. По-перше, вітер може розвіяти дим, розташовуючи його молекули в різні боки. Це призводить до того, що дим втрачає свою скупченість і стає менш помітним. Коли є сильний вітер, він може навіть повністю зруйнувати димову інтегральну систему, зникнувши в небі.
По-друге, вітер може відкрити простір перед димом, створюючи пропускні шляхи для його зникнення. Якщо вітер рухається в сторону, протилежну від вас, він може створити подібний рух повітряних мас, що дозволяє диму піднятися вгору і зникнути в повітрі. Це пояснює, чому, коли ви рухаєтеся до диму від багаття, дим може здатися більш щільним і стабільним.
Зміна напрямку та сили вітру також може вплинути на те, як вітер вплине на дим від багаття. Якщо вітер сильніший, то він може розмістити дим ближче до землі або, навпаки, підняти його набагато вище в небо. Це часто відбувається в результаті перепадів температур і впливу географічних особливостей місцевості.
Таким чином, вітер є фактором, який може змінювати зникнення диму від багаття. Коли повітряні маси рухаються сильним вітром, вони розминають дим, роблячи його більш непомітним. З іншого боку, вітер може створювати продувку і полегшувати відхід диму в повітрі. В обох випадках вітер є важливим фактором, який слід враховувати при плануванні та управлінні багаттям.
Фізичні процеси
Зникнення диму при піднятті вгору над багаттям пояснюється рядом фізичних процесів, які взаємодіють один з одним.
1. Конвекція: при спалюванні деревних матеріалів в багатті виділяється велика кількість тепла. Під дією високої температури повітря навколо багаття нагрівається і починає підніматися вгору, створюючи конвекційні потоки. При цьому дим, який міститься в газах, також піднімається разом з нагрітим повітрям.
2. Дифузія: за рахунок різниці в концентрації частинок диму в повітрі і за його межами відбувається процес дифузії. Дифузія-це випадковий рух молекул речовини від області більшої концентрації до області меншої концентрації. В результаті дифузії молекули диму розподіляються рівномірно по об'єму повітря, що може сприяти зникненню диму.
3. Конденсація: з підвищенням висоти над багаттям Температура повітря знижується. У міру охолодження повітря зростає ймовірність конденсації водяного диму на найдрібніших порошинках або аерозольних частинках. В результаті конденсації дим може перетворитися в найтонші крапельки, які стають невидимими для людського ока.
Таким чином, зникнення диму при піднятті вгору пов'язане з фізичними процесами, такими як конвекція, дифузія і конденсація. Ці процеси призводять до переміщення та охолодження диму, що може призвести до його зникнення або стати невидимим для спостерігача.
Насиченість повітря
При зниженні температури повітря його насиченість збільшується, так як в холодному повітрі водяна пара швидше конденсується і утворює дрібні крапельки вологи, які утворюють видимий дим. При цьому відбувається нагрівання навколишнього середовища і підвищення її насиченості паром.
Однак, при піднятті диму вгору, він піддається ефекту рівномірного охолодження і розсіюється в більші частинки, які вже не утворюють видимий дим. Крім того, опір повітря та дія зовнішніх факторів, таких як вітер, призводять до швидкого розсіювання та розчинення частинок диму в повітрі.
Таким чином, насиченість повітря відіграє важливу роль у виникненні і зникненні диму при піднятті його вгору. Крім температури, насиченість повітря також залежить від вологості та тиску, що може пояснити різницю у появі диму в різних умовах.