Чому сірники горять?

Взагалі-то, горять не тільки сірники. Ми знаємо, що горять і товсті поліна, і тоненькі нитки. Але нитка легко гасне. Правда, і товсте поліно легко гасне, але причини цього зовсім різні.

Справа в тому, що горіння - це хімічна реакція сполуки речовини (в даному випадку - органічного) з киснем. І щоб реакція почалася, потрібно, щоб горюча речовина була підігріта до певної температури. Наприклад, папір спалахує при температурі приблизно 260 ℃. Якщо ми поджигаем ниточку, вона легко гасне, тому що подих вітру забирає тепло і сусідню ділянку не встигає нагрітися до температури займання. Через це реакція горіння припиняється. І товсте поліно не горить тому, що власного тепла не вистачає для його прогріву, так як відношення площі його поверхні до об'єму недостатньо велике. І лише в певному діапазоні розмірів і властивостей горючої речовини полум'я може безперервно підтримуватися і поширюватися навколо пального стрижня.

Сірники були винайдені у Франції в 1805 році. Головною проблемою виявилося підібрати зручну хімічну реакцію, при якій виділяється досить тепла для займання дерев'яної палички. Спочатку голівку сірника, зроблену з бертолетової солі і цукру з камеддю, пропонувалося вмочати в пляшечку з концентрованим розчином сірчаної кислоти. Це було незручно і небезпечно. Потім в 1827 році англійський аптекар Джон Уолкер придумав сірчані сірники, які запалювалися про наждачний папір, а в 1866 році з'явилися безпечні «шведські» сірники, використовують червоний фосфор.

Про пропорціях дерев'яної палички ніхто особливо не замислювався. А тим часом процес горіння не такий простий. Якщо ми повернемо сірник так, щоб полум'я було внизу, воно буде просуватися швидше, ніж на сірнику полум'ям вгору. Це пов'язано з тим, що кисень по-різному надходить в зону горіння.

Теоретичне дослідження процесів горіння зробив академік Яків Зельдович під час роботи над атомною бомбою. Він був видатним і багатостороннім вченим, хоча і не мав офіційного вищої освіти. За роботи з атомної тематики він отримав три зірки Героя Соціалістичної Праці.

Приблизно в той же час англійські біофізики Алан Ходжкин і Ендрю Хакслі, які відслужили всю війну в армії, працювали над вивченням поширення нервового імпульсу в гігантському аксоні кальмара. Вони отримали дуже схожі рівняння. Це відкриття в 1963 році був удостоєний Нобелівської премії.

З фізичної точки зору процеси горіння і поширення нервового імпульсу виявилися дуже близькими: нервовий електричний імпульс поширюється по нервовому волокну, як вогник по сірнику або бікфордові шнуру. Але головне диво виявилося в тому, що робота ансамблів нервових клітин в мозку також підпорядковується схожим, хоча й трохи більш складним рівнянням. Виявилося, що процеси, що визначають переробку інформації в мозку, мають багато спільного з процесами горіння.

Ми задумалися про таку просту річ, як горіння сірника. Щоб сірник горіла, необхідно дотримуватися певних пропорції між її діаметром, концентрацією кисню в навколишньому середовищі, теплотворність горючого матеріалу і загальної теплопровідністю повітря і матеріалу сірники. Але виявилося, що ці відомості важливі і для розуміння процесів переробки інформації в нервовій системі і мозку. Так уже дивно влаштований світ, і така ось несподівана річ - наука.

Владимир Антонец
Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию

Зміст