Proč palivové dříví cvaká. Zobecněné opakování programové látky z fyziky na střední škole formou řešení ilustrovaných kvalitativních problémů

Jaké asociace máte se slovy „hořící dříví“? Roztopený krb nebo kamna, táborák; příjemné teplo a teplo z otevřeného ohně; létající jiskry a samozřejmě praskání. Málokdo přemýšlí o tom, proč palivové dřevo praská. V závislosti na druhu dřeva a stupni jeho smrštění nemohou polena vydávat téměř žádný akustický hluk, nebo nepřetržitě syčet, cvakat, praskat... V tichu strom nikdy nevyhoří.

Možná jste jako dítě milovali knihy a televizní pořady ze série Fascinující fyzika pro děti. Jednoduché, každodenní události v nich byly s oblibou vysvětlovány empiricky. Zkuste si zopakovat podobný elementární experiment z dětství.

Otevřete hořící kamna nebo si sedněte k ohni a pak přineste kovovou naběračku, naběračku nebo lžíci vzhůru nohama k plameni. Povrch kovu bude brzy pokryt kapkami. Pokud přiblížíte nádobí ještě blíže k ohni, zčerná od sazí.

Ponořte hořící tyč do hluboké nádoby alespoň dvakrát. Plamen zhasne a pokaždé rychleji. Problém je, že se v nádrži hromadí oxid uhličitý. Voda, uhlí a plyn – v to se nakonec promění hromada dříví ve vašich kamnech.

Předpokládá se, že dobré palivové dřevo (které dává hodně tepla) by mělo být před použitím vysušeno, dokud obsah vlhkosti dřeva není přibližně 15-16% (maximální povolená hodnota je 25%). I ten nejsušší strom však zadržuje vlhkost: jedná se o tzv. „kapilární“ vodu v buněčných dutinách a „koloidní“ v buněčných membránách a velmi malé množství chemicky vázaná voda.

Když se plamen rozhoří a palivové dříví se pokryje první zuhelnatělou vrstvou, všechna voda se promění v páru. Neustálé praskání polen v peci není nic jiného než série skutečných mikrovýbuchů. Vlákna dřevěného uhlí se trhají a vodní pára se uvolňuje. Úlomky zuhelnatělého dřeva se od sebe odrážejí a vytvářejí hlasité cvakání.

Možná jste během požárů slyšeli silné praskání. Jednalo se o epizodické emise horkých pyrolýzních plynů – procesu, při kterém dochází k tepelnému rozkladu dřeva na různé chemické prvky. Specialisté se dokonce naučili, jak topit dřevem speciálním způsobem bez vzduchu (nebo s omezeným přístupem) pro různé potřeby výroby.

Hořící polena tedy praskají a je zajímavé, že každé po svém. Pokud do kamen vložíte vysušené bukové dřevo, téměř neuslyšíte známé praskání. Osika bude pokojně praskat, zatímco borovice v plameni jednoduše „vystřelí“ – nahromaděná pryskyřice se uvolní z jejích dutin a naplní místnost příjemným éterem.

Spalování palivového dřeva nejen "mluví" svým vlastním způsobem, ale má i jiné charakteristické rysy. Například stejně vonící borovice by se neměla používat v otevřeném krbu - budou létat jiskry. Je lepší tam spálit větve třešně nebo jablka a užít si teplo a příjemnou vůni. Pokud používáte domácí krb nebo saunu s kamny na dřevo, určitě se před těžbou palivového dřeva poraďte s odborníkem.

Je dobře známo, že při spalování klád (včetně klád budov při požárech) syčí, praská, cvaká, „střílí“ a dokonce exploduje. Existuje mnoho důvodů pro takové akustické jevy a bylo by zvláštní, kdyby palivové dřevo bylo během spalování „tiché“.

Hořící polena praskají a je zajímavé, že každé po svém. Pokud do kamen vložíte vysušené bukové dřevo, téměř neuslyšíte známé praskání. Osika bude pokojně praskat, zatímco borovice v plameni jednoduše „vystřelí“ – nahromaděná pryskyřice se uvolní z jejích dutin a naplní místnost příjemným éterem.

Spalování palivového dřeva nejen svým způsobem „mluví“, ale má i další charakteristické rysy. Například stejně vonící borovice by se neměla používat v otevřeném krbu - budou létat jiskry. Je lepší tam spálit větve třešně nebo jablka a užít si teplo a příjemnou vůni. Pokud používáte domácí krb nebo saunu s kamny na dřevo, určitě se před těžbou palivového dřeva poraďte s odborníkem.

Předpokládá se, že dobré palivové dřevo (které dává hodně tepla) by mělo být před použitím vysušeno, dokud obsah vlhkosti dřeva není přibližně 15-16% (maximální povolená hodnota je 25%). I ten nejsušší strom však zadržuje vlhkost: jde o tzv. „kapilární“ vodu v buněčných dutinách a „koloidní“ v buněčných membránách a velmi malé množství chemicky vázané vody.

Akustický hluk při spalování můžeme rozdělit na kontinuální a jednorázový (epizodický). Nepřetržité zvuky se projevují ve formě syčení (při turbulentním odtoku vodní páry a plynné produkty pyrolýza z pórů dřeva) a ve formě hučení (z turbulentního hoření plamenem). Mezi podmíněně nepřetržité zvuky patří také známé praskání dřeva při spalování, v důsledku křehkého praskání dřevěného uhlí napříč vlákny, takže charakteristické praskání se objevuje až po objevení se zuhelnatělé vrstvy a zřetelně indikuje začátek hoření (a nejen rychlé sušení).

Epizodická kliknutí jsou způsobena odrazy úlomků (vloček) zuhelnatělé vrstvy. V tomto případě jakékoli zkroucení vede ke křehkému praskání uhelné vrstvy. Takže i hořící papír začne „šustit“ až po zuhelnatění a při povinném smrštění a ohýbání žhavého uhlíkového zbytku. A při deformaci masivních polen jsou možné ostré trhliny nejen ve zuhelnatělé vrstvě, ale také ve dřevě, a to i vlivem tlaku vodní páry a pyrolýzních plynů v hloubce dřeva. Emise horkých plynů jsou doprovázeny praskáním a výbuchy při požárech.

Důvody praskání dřeva při spalování však nejsou zcela jasné. Někteří se tedy domnívají, že pískovaná bříza praská během spalování mnohem méně než osika, protože bříza má nejmenší rozdíl v tangenciálním a radiálním smrštění (a proto se nekroutí), zatímco osika má největší. Buk s vysokým rozdílem smrštění přitom při spalování vůbec nepraská. Jiní se proto domnívají, že čím je dřevo tvrdší (a čím vyšší je pevnost v tahu), tím méně bude praskat. V každém případě jedle nízké pevnosti při spalování velmi silně praská. Je těžké pochopit a najít skutečnou souvislost mezi praskáním při spalování a praskáním. Skály pro umělecké řezbářství se tedy dělí na silně praskající (habr, jasan, javor, buk) a slabě praskající (smrk, borovice, jedle, cedr, modřín).

Osika je mezi lidmi považována za extrémně kontroverzní dřevo. Pokud palivové dříví z popela a břízy hoří i vlhké, pak čerstvě nařezané "osika nehoří bez petroleje." Osika se na palivové dříví sklízí jen zřídka, protože (stejně jako borovice) se používá na stavbu (zejména sruby pro koupele). Předpokládá se, že osika je „nevroucí“, dává „málo tepla“, rychle hoří v suchém stavu a vypaluje saze z komínů. Aspen málo kouří, na svícení se už dávno „utrhl pochodeň“ a teď vyrábí zápalky.

Při hoření osika praská („jiskří“, „malé“ praská), na rozdíl například od borovice, která praská jen zřídka, ale silně („vystřeluje“).

Možná jste jako dítě milovali knihy a televizní pořady ze série Zábavná fyzika pro děti. S oblibou se v nich vysvětlovaly jednoduché, každodenní jevy empiricky. Zkuste si zopakovat podobný elementární experiment z dětství.

Ponořte hořící tyč do hluboké nádoby alespoň dvakrát. Plamen zhasne a pokaždé rychleji. Faktem je, že se v nádrži hromadí oxid uhličitý. Voda, uhlí a plyn – v to se nakonec promění hromada dříví ve vašich kamnech.

Předpokládá se, že dobré palivové dřevo (které dává hodně tepla) by mělo být před použitím vysušeno, dokud obsah vlhkosti dřeva není přibližně 15-16% (maximální povolená hodnota je 25%). I ten nejsušší strom však zadržuje vlhkost: jde o tzv. „kapilární“ vodu v buněčných dutinách a „koloidní“ v buněčných membránách a velmi malé množství chemicky vázané vody.

Možná jste během požárů slyšeli silné praskání. Jednalo se o epizodické emise horkých plynů pyrolýza. Zjednodušeně se proces spalování skládá ze dvou fází: pyrolýza dřeva a spalování jeho produktů. Pyrolýza- rozklad složitých organických látek při teplotách do 450 °C. Přibližně čtvrtina produktů se přitom okamžitě uvolňuje ve formě plynů: oxid uhličitý, vodík, metan a oxid uhelnatý. Přibližně polovina hmoty dřeva během spalování tvoří kapalinu skládající se z vody a různých organických látek, včetně kyseliny octové, alkoholů a dalších sloučenin.

Ale v ohni nebo kamnech jsou tyto kapaliny neviditelné, protože se okamžitě vypařují. Zbytek hmoty tvoří dřevěné uhlí sestávající z 80–90 % uhlíku. Je velmi porézní a doutná díky interakci s kyslíkem pronikajícím jeho póry. Pokud poleno hoří z povrchu, pak se jeho vnitřní vrstvy zahřejí a spustí se v nich pyrolýza. Vzniklé plyny se hromadí mezi vrstvami dřeva a trhají je s hlasitým praskáním, protože tloušťka vnější vrstvy se smršťuje v důsledku propálení a tlak pod ní se zvyšuje v důsledku zahřívání. A palivové dřevo neustále praská kvůli tomu, že dřevo pod vlivem tepla vysychá a deformuje se, což způsobuje zničení křehkého uhlí, které vzniklo na kmenech během pyrolýzy.

Specialisté se dokonce naučili, jak topit dřevem speciálním způsobem bez vzduchu (nebo s omezeným přístupem) pro různé potřeby výroby.

Možná jste jako dítě milovali knihy a televizní pořady ze série Zábava pro děti. Jednoduché, každodenní události v nich byly s oblibou vysvětlovány empiricky. Zkuste si zopakovat podobný elementární experiment z dětství.

Předpokládá se, že dobré palivové dřevo (které dává hodně tepla) by mělo být před použitím vysušeno, dokud obsah vlhkosti dřeva není přibližně 15-16% (maximální povolená hodnota je 25%). I ten nejsušší strom však zadržuje vlhkost: jde o tzv. „kapilární“ vodu v buněčných dutinách a „koloidní“ v buněčných membránách a velmi malé množství chemicky vázané vody.

Tedy pálení polen a zajímavé je, že každý po svém. Pokud vložíte sušené bukové dříví, téměř neuslyšíte známé praskání. Osika bude pokojně praskat, zatímco borovice v plameni jednoduše „vystřelí“ – nahromaděná pryskyřice se uvolní z jejích dutin a naplní místnost příjemným éterem.

Spalování palivového dřeva nejen svým způsobem „mluví“, ale má i další charakteristické rysy. Například stejně vonící borovice by se neměla používat v krbu - budou létat jiskry. Je lepší tam spálit větve třešně nebo jablka a užít si teplo a příjemnou vůni. Pokud používáte domácí krb nebo saunu s kamny na dřevo, určitě se před těžbou palivového dřeva poraďte s odborníkem.