Опытный турист, как и партизаны в годы войны, разжигая костер, вначале складывает небольшую кучку сухих листьев, травы и тонких веточек, обкладывает их «пирамидкой» из наклонно стоящих веточек потолще, а затем и толстыми ветками. Неопытный турист просто беспорядочно складывает ветки в кучу и поджигает их. В каком случае костер будет больше дымить и может вообще потухнуть?
Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.
Решение:
1. Костер будет больше дымить во втором случае.
2. При горении легких сухих материалов образуются горячие газы, имеющие плотность более низкую, чем окружающий воздух. На эти газы в соответствии с законом Архимеда действует выталкивающая сила, и они начинают подниматься вверх, образуя восходящий горячий конвективный поток.
3. Если огонь окружает «пирамидка» из веток, то конвективный поток усиливается, поскольку испытывает меньшее сопротивление своему движению вверх, и возникает хорошая «тяга», способствующая притоку кислорода воздуха и усилению горения окружающих огонь веток. «Тяга» в этом случае возникает аналогично тому, как это происходит в печной трубе.
4. При хорошей «тяге» происходит полное сгорание топлива, и дым практически отсутствует. Это в годы войны было очень важно — тогда с самолетов-разведчиков место стоянки партизан было трудно обнаружить по дыму от костров. Если же огонь просто покрыт кучей веток сверху, то «тяги» не возникает, продукты сгорания топлива удаляются плохо, приток кислорода слабый, и это мешает нормальному горению, в результате чего ветки тлеют и сильно дымят.