Полум’я в магніті

Майкл Фарадей, демонстрував загадки полум’я школярам на своїх знаменитих “фарадеевских” лекціях, залишив у спадок чимало загадок і для цілком відбулися дослідників. Саме він вперше поставив питання про те, чому магнітне поле впливає на горіння свічки [1]. Багаторічні змагання інтерпретаторів в теоретичному описі цього явища так і не дозволили дати вичерпну відповідь на це питання. Таким же важким він виявився і при розгляді впливу електричного поля на горіння (електричне поле напруженістю 3 кВ/см надає вплив на полум’я, аналогічне магнітному полю 1 Тл).

Газодинамічні премудрості потоків заряджених іонів, сила Лоренца, магнітні (до речі, теж фарадеевские) сили та інші фактори були розглянуті безліч разів. Проте сама постановка експерименту відрізняється від дослідження до дослідження. Такі фактори, як неоднорідність магнітного поля, вплив полум’я на намагнічування полюсів та інші артефакти давно засмітили накопичений експериментальний матеріал, не даючи в ньому розібратися ясному розуму. Тому переоткрывая старе нове, у [2] були виконані витончені сучасні дослідження цього старого питання. “Регламентоване” горіння досягалося в акуратному пристрої, що забезпечує відтворення сталий ламінарне горіння етиленових парів. Самий слизький питання про реєстрацію полум’я та визначення його характеристик (раніше це робилося переважно “на око”) було вирішено з допомогою цифрової голографічної інтерферометрії. Цей експериментальний метод дозволяв одержувати розподіл температури полум’я у вигляді карти фазового контрасту (рис.1). Відсутність лінз в пристрої (а значить і абберационных спотворень), а також високочутливі цифрові датчики дозволяли добитися високої контрастності голографічного зображення. Матеріал полюсних наконечників магніту був спеціально підібраний так, щоб можливі варіації температури залишали без зміни магнітне поле, яке, щоб уникнути множинності тлумачень, було просто однорідним.

Карта різниці фазових контрастів повітря без полум’я і з полум’ям у відсутність магнітного поля (а)
і в магнітному полі 0.35 Тл (b).

В результаті було достовірно встановлено, що в магнітному полі температура полум’я підвищується, а саме полум’я стає ширше (див. рис.). Автори [2] вважають, що роль магнітного поля зводиться до того, що воно притягує парамагнітний кисень і відштовхує інші діамагнітні продукти горіння. При цьому полегшується приплив кисню до продуктів горіння і інтенсифікується окислення органічних молекул. Однак ці висновки потребують уточнення даних про магнітні властивості продуктів і реагентів горіння. Таким чином, навіть, здавалося б, простий (не квантовий і не космічний) об’єкт дослідження – полум’я не так вже й легко піддається поясненню.

 

 

О. Коплак

1. M. Faraday, “On the diamagnetic conditions of flames and gases”,
London Edinburgh Dublin Philos. Mag. J. Sci. 31, 401 (1847).

2. Sh.Sharma et al., Appl. Optics 51, 194554 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *