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giovedì 20 giugno 2013

Strane fiamme sulla Stazione Spaziale Internazionale, bellissimo video by NASA!

(Immagine, credit NASA/Glenn Research Center)

NEWS SPAZIO :- Il fuoco ci accompagna sin dall'inizio dell'avventura umana sulla Terra. Lo produciamo con una grande varietà di combustibili e lo utilizziamo in mille modi diversi.

Eppure c'è ancora molto da imparare sulla combustione. Se riuscissimo a renderla maggiormente efficiente anche di poche unità di percentuale ciò si tradurrebbe in un enorme risparmio di denaro ad esempio nei sistemi di riscaldamento delle nostre case.

Come racconta molto bene il bel video che vi propongo in questo post le fiamme sono difficili da comprendere appieno, e questo perché sono complicate. In una normale fiammella di candela hanno luogo migliaia di reazioni chimiche.

Vediamo cosa succede ad una fiamma accesa nello spazio, in assenza di gravità. E' quanto si studia sulla Stazione Spaziale Internazionale con l'esperimento FLEX 2.



In condizioni di microgravità la fiamma è differente. Sulla Terra in una candela accesa le molecole di idrocarburi dello stoppino vengono vaporizzare e spezzate dal calore. Queste si combinano con l'ossigeno dell'aria per produrre luce, calore, anidride carbonica (CO2) ed acqua.
Alcuni dei frammenti degli idrocarburi formano molecole dalla forma ad anello chiamate carburi policiclici aromatici, e talvolta fuliggine. Quest'ultima può poi bruciare o fuggire via alla deriva come fumo.

In più la forma tipica della fiammella - a goccia - è un effetto causato dalla gravità. L'aria calda sale ed aspira dietro di sé aria più fresca. Si tratta del galleggiamento ed è ciò che rende la fiamma affusolata verso l'alto con il suo tipico sfarfallio.

Nello spazio invece è tutta un'altra storia. Le fiamme a gravità zero formano piccole sfere (foto in alto) che per gli scienziati sono veri e propri mini laboratori di ricerca sulla combustione.

L'esperimento FLEX 2 (Flame Extinguishment Experiment 2) è il secondo esperimento sulla ISS che studia la combustione nello spazio. Ne avevamo parlato in questo precedente articolo


Due grossi obiettivi: imparare a spegnere un incendio all'interno di un modulo spaziale e progettare motori con una migliore efficienza basati su combustibile liquido.

Piccole gocce di eptano vengono fatte bruciare all'interno della camera di combustione di FLEX. Ed ecco che accade una cosa inaspettata e molto strana: quando viene spenta la fiamma le gocce di combustibile continuano ad ardere. Guardate



Sembra proprio che le gocce di eptano continuino a bruciare senza fiamma!

Il Dr. Forman A. Williams (professore di fisica all'UC di San Diego) che ha condotto l'esperimento FLEX ritiene invece che la fiamma ci sia, ma sia solamente troppo debole per essere vista.

Una normale fiamma brucia ad alte temperature, comprese tra 1226,85°C (1500°K) e 1726,85°C (2000°K). Le piccole sfere di fiamma di eptano iniziano infatti proprio così, ma quando queste vengono raffreddate ed iniziano a svanire prende vita una differente forma di fiamma.

Williams: "Le Fiamme 'fredde' bruciano alla temperatura relativamente bassa compresa tra 226,85°C (500°K) e 526,85°C (800°K). E la loro chimica è completamente differente. Le fiamme normali producono fuliggine, C02 ed acqua. Le fiamme fredde producono monossido di carbonio e formaldeide".

Questa particolare forma di combustione è stata prodotta anche sulla Terra, ma la sua durata si esaurisce quasi immediatamente. Sulla ISS invece la fiamma fredda può bruciare anche per minuti.

Williams: "Ci sono implicazioni pratiche per questi risultati. Per esempio si potrebbe arrivare a produrre accensioni dei motori di automobili più pulite".

Una delle idee su cui le case automobilistiche hanno lavorato per anni è la HCCI (homogeneous charge compression ignition), dove all'interno di un cilindro, al posto di una candela, ci sarebbe un molto meno inquinante processo di combustione fredda all'interno di tutta camera.

Williams: "La chimica di HCCI implica la chimica delle fiamme fredde. Il controllo extra che otteniamo dallo stato stazionario di combustione sulla ISS ci darà dei valori chimici più accurati per questo tipo di ricerca".

Fonte dati, NASA.

1 commento:

  1. mancano altri aspetti pratici ed interessi di mantenimento.

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