Zobecn?n? opakov?n? programov? l?tky z fyziky na st?edn? ?kole formou ?e?en? ilustrovan?ch kvalitativn?ch probl?m?. Zobec?uj?c? opakov?n? programov? l?tky z fyziky na st?edn? ?kole formou ?e?en? ilustrovan?ch kvalitativn?ch probl?m? Proe

Dobr? den, mil? ?ten??i. V d?tstv? si ka?d? z n?s kladl ot?zku „Pro??“. Jak vyr?st?me, na?e d?ti se n?s na tuto ot?zku ?asto ptaj?. Na n?kter? „pro?“ je t??k? odpov?d?t. V tomto ohledu jsem usoudil, ?e by bylo docela zaj?mav? a pou?n? odpov?d?t na n?kter? z t?ch „pro?“. A proto?e ot?zek je hodn?, bude t?mto odpov?d?m v?nov?na cel? s?rie ?l?nk?.

Dne?n? ?l?nek bude v?nov?n odpov?di na ot?zku, pro? palivov? d?evo p?i ho?en? prask?.

V?e je docela jednoduch? a je vysv?tleno jednoduch?mi fyzik?ln?mi jevy.

D?evo, stejn? jako v?echny organick? l?tky, se skl?d? z drobn?ch bun?k. V?echny bu?ky obsahuj? tekutinu. Jako ka?d? jin? kapalina se p?i vystaven? vysok?m teplot?m odpa?uje a m?n? se v plyn. P?i zah??t? se plyn rozp?n?, tlak na ?l?nek se zvy?uje a nakonec praskne jako bal?n.

Takov? „v?buch“ jedn? bu?ky si p?irozen? nev?imneme. Jen?e bun?k jsou miliony a nelze nesly?et „v?buch“ takov?ho mno?stv? bun?k.

V?sledkem je, ?e p?i spalov?n? palivov?ho d?eva sly??me prask?n? a sy?en?.

Je zaj?mav?, ?e bez ohledu na to, zda je palivov? d??v? such? nebo mokr?, st?le sly??me prask?n?. Pro?? Bez ohledu na to, jak dob?e je palivov? d?evo vysu?en?, st?le v n?m z?stane n?jak? vlhkost.

Mimochodem, ??m su??? palivov? d?evo, t?m hlasit?j?? prask?n?. A s?la tresky z?vis? tak? na druhu d?eva. V?dci st?le po??dn? nep?i?li na to, pro? se to d?je. S nejv?t?? pravd?podobnost? to z?vis? na struktu?e samotn?ho d?eva a p??tomnosti prysky?ic v n?m.

Je dob?e zn?mo, ?e p?i spalov?n? kl?d (v?etn? kl?d budov p?i po??rech) sy??, prask?, cvak?, „st??l?“ a dokonce exploduje. Existuje mnoho d?vod? pro takov? akustick? jevy a bylo by zvl??tn?, kdyby palivov? d?evo bylo b?hem spalov?n? „tich?“.

Ho??c? polena praskaj? a je zaj?mav?, ?e ka?d? po sv?m. Pokud do kamen vlo??te vysu?en? bukov? d?evo, t?m?? neusly??te zn?m? prask?n?. Osika bude pokojn? praskat, zat?mco borovice v plameni jednodu?e „vyst?el?“ – nahromad?n? prysky?ice se uvoln? z jej?ch dutin a napln? m?stnost p??jemn?m ?terem.

Spalov?n? palivov?ho d?eva nejen sv?m zp?sobem „mluv?“, ale m? i dal?? charakteristick? rysy. Nap??klad stejn? von?c? borovice by se nem?la pou??vat v otev?en?m krbu - budou l?tat jiskry. Je lep?? tam sp?lit v?tve t?e?n? nebo jablka a u??t si teplo a p??jemnou v?ni. Pokud pou??v?te dom?c? krb nebo saunu s kamny na d?evo, ur?it? se p?ed t??bou palivov?ho d?eva pora?te s odborn?kem.

P?edpokl?d? se, ?e dobr? palivov? d?evo (kter? d?v? hodn? tepla) by m?lo b?t p?ed pou?it?m vysu?eno, dokud obsah vlhkosti d?eva nen? p?ibli?n? 15-16% (maxim?ln? povolen? hodnota je 25%). I ten nejsu??? strom v?ak zadr?uje vlhkost: jde o tzv. „kapil?rn?“ vodu v bun??n?ch dutin?ch a „koloidn?“ v bun??n?ch membr?n?ch a velmi mal? mno?stv? chemicky v?zan? vody.

Kdy? se plamen rozho?? a palivov? d??v? se pokryje prvn? zuhelnat?lou vrstvou, v?echna voda se prom?n? v p?ru. Neust?l? prask?n? polen v peci nen? nic jin?ho ne? s?rie skute?n?ch mikrov?buch?. Vl?kna d?ev?n?ho uhl? se trhaj? a vodn? p?ra se uvol?uje. ?lomky zuhelnat?l?ho d?eva se od sebe odr??ej? a vytv??ej? hlasit? cvak?n?. To v?e nazna?uje za??tek pyrol?zy - procesu, b?hem kter?ho doch?z? k tepeln?mu rozkladu d?eva na r?zn? chemick? prvky.

Akustick? hluk p?i spalov?n? m??eme rozd?lit na kontinu?ln? a jednor?zov? (epizodick?). Nep?etr?it? hluk se projevuje ve form? sy?en? (p?i turbulentn?m v?ronu vodn?ch par a plynn?ch produkt? pyrol?zy z p?r? d?eva) a ve form? hu?en? (z turbulentn?ho ohniv?ho ho?en?). Mezi konven?n? nep?etr?it? zvuky pat?? tak? dob?e zn?m? prask?n? d?eva p?i spalov?n?, zp?soben? k?ehk?mi prasklinami d?ev?n?ho uhl? nap??? vl?kny, tak?e charakteristick? prask?n? se objevuje a? po objeven? se zuhelnat?l? vrstvy a z?eteln? indikuje po??tek ho?en? (a nejen rychl? su?en?).

Epizodick? kliknut? jsou zp?sobena odrazy ?lomk? (vlo?ek) zuhelnat?l? vrstvy. V tomto p??pad? jak?koli zkroucen? vede ke k?ehk?mu prask?n? uheln? vrstvy. Tak?e i ho??c? pap?r za?ne „?ustit“ a? po zuhelnat?n? a p?i povinn?m smr?t?n? a oh?b?n? ?hav?ho uhl?kov?ho zbytku. A p?i deformaci masivn?ch polen jsou mo?n? ostr? trhliny nejen ve zuhelnat?l? vrstv?, ale tak? ve d?ev?, a to i vlivem tlaku vodn? p?ry a pyrol?zn?ch plyn? v hloubce d?eva. Emise hork?ch plyn? jsou doprov?zeny prask?n?m a v?buchy p?i po??rech.

D?vody prask?n? d?eva p?i spalov?n? v?ak nejsou zcela jasn?. N?kte?? se tedy domn?vaj?, ?e p?skovan? b??za prask? b?hem spalov?n? mnohem m?n? ne? osika, proto?e b??za m? nejmen?? rozd?l v tangenci?ln?m a radi?ln?m smr?t?n? (a proto se nekrout?), zat?mco osika m? nejv?t??. Buk s vysok?m rozd?lem smr?t?n? p?itom p?i spalov?n? v?bec neprask?. Jin? se proto domn?vaj?, ?e ??m je d?evo tvrd?? (a ??m vy??? je pevnost v tahu), t?m m?n? bude praskat. V ka?d?m p??pad? jedle n?zk? pevnosti p?i spalov?n? velmi siln? prask?. Je t??k? pochopit a naj?t skute?nou souvislost mezi prask?n?m p?i spalov?n? a prask?n?m. Sk?ly pro um?leck? ?ezb??stv? se tedy d?l? na siln? praskaj?c? (habr, jasan, javor, buk) a slab? praskaj?c? (smrk, borovice, jedle, cedr, mod??n).

Osika je mezi lidmi pova?ov?na za extr?mn? kontroverzn? d?evo. Pokud palivov? d??v? z popela a b??zy ho?? i vlhk?, pak ?erstv? na?ezan? "osika neho?? bez petroleje." Osika se na palivov? d??v? skl?z? jen z??dka, proto?e (stejn? jako borovice) se pou??v? na stavbu (zejm?na sruby pro koupele). P?edpokl?d? se, ?e osika je „nevrouc?“, d?v? „m?lo tepla“, rychle ho?? v such?m stavu a vypaluje saze z kom?n?. Aspen m?lo kou??, na sv?cen? se u? d?vno „utrhl pochode?“ a te? vyr?b? z?palky.

P?i ho?en? osika prask? („jisk??“, „mal?“ prask?), na rozd?l nap??klad od borovice, kter? prask? jen z??dka, ale siln? („vyst?eluje“).

Jak? asociace m?te se slovy „ho??c? d??v?“? Roztopen? krb nebo kamna, t?bor?k; p??jemn? teplo a teplo z otev?en?ho ohn?; l?taj?c? jiskry a samoz?ejm? prask?n?. M?lokdo p?em??l? o tom, pro? palivov? d?evo prask?. V z?vislosti na druhu d?eva a stupni jeho smr?t?n? nemohou polena vyd?vat t?m?? ??dn? akustick? hluk, nebo nep?etr?it? sy?et, cvakat, praskat... V tichu strom nikdy nevyho??.

Mo?n? jste jako d?t? milovali knihy a televizn? po?ady ze s?rie Z?bavn? fyzika pro d?ti. Jednoduch?, ka?dodenn? ud?losti v nich byly s oblibou vysv?tlov?ny empiricky. Zkuste si zopakovat podobn? element?rn? experiment z d?tstv?.

Otev?ete ho??c? kamna nebo si sedn?te k ohni a pak p?ineste kovovou nab?ra?ku, nab?ra?ku nebo l??ci vzh?ru nohama k plameni. Povrch kovu bude brzy pokryt kapkami. Pokud p?ibl???te n?dob? je?t? bl??e k ohni, z?ern? od saz?.

Pono?te ho??c? ty? do hlubok? n?doby alespo? dvakr?t. Plamen zhasne a poka?d? rychleji. Faktem je, ?e se v n?dr?i hromad? oxid uhli?it?. Voda, uhl? a plyn – v to se nakonec prom?n? hromada d??v? ve va?ich kamnech.

P?edpokl?d? se, ?e dobr? palivov? d?evo (kter? d?v? hodn? tepla) by m?lo b?t p?ed pou?it?m vysu?eno, dokud obsah vlhkosti d?eva nen? p?ibli?n? 15-16% (maxim?ln? povolen? hodnota je 25%). I ten nejsu??? strom v?ak zadr?uje vlhkost: jde o tzv. „kapil?rn?“ vodu v bun??n?ch dutin?ch a „koloidn?“ v bun??n?ch membr?n?ch a velmi mal? mno?stv? chemicky v?zan? vody.

Kdy? se plamen rozho?? a palivov? d??v? se pokryje prvn? zuhelnat?lou vrstvou, v?echna voda se prom?n? v p?ru. Neust?l? prask?n? polen v peci nen? nic jin?ho ne? s?rie skute?n?ch mikrov?buch?. Vl?kna d?ev?n?ho uhl? se trhaj? a vodn? p?ra se uvol?uje. ?lomky zuhelnat?l?ho d?eva se od sebe odr??ej? a vytv??ej? hlasit? cvak?n?.

Mo?n? jste b?hem po??r? sly?eli siln? prask?n?. Jednalo se o epizodick? emise hork?ch plyn? pyrol?za. Zjednodu?en? se proces spalov?n? skl?d? ze dvou f?z?: pyrol?za d?eva a spalov?n? jeho produkt?. Pyrol?za- rozklad slo?it?ch organick?ch l?tek p?i teplot?ch do 450 °C. P?ibli?n? ?tvrtina produkt? se p?itom okam?it? uvol?uje ve form? plyn?: oxid uhli?it?, vod?k, metan a oxid uhelnat?. P?ibli?n? polovina hmoty d?eva b?hem spalov?n? tvo?? kapalinu skl?daj?c? se z vody a r?zn?ch organick?ch l?tek, v?etn? kyseliny octov?, alkohol? a dal??ch slou?enin.

Ale v ohni nebo kamnech jsou tyto kapaliny neviditeln?, proto?e se okam?it? vypa?uj?. Zbytek hmoty tvo?? d?ev?n? uhl? sest?vaj?c? z 80–90 % uhl?ku. Je velmi por?zn? a doutn? d?ky interakci s kysl?kem pronikaj?c?m jeho p?ry. Pokud poleno ho?? z povrchu, pak se jeho vnit?n? vrstvy zah?ej? a spust? se v nich pyrol?za. Vznikl? plyny se hromad? mezi vrstvami d?eva a trhaj? je s hlasit?m prask?n?m, proto?e tlou??ka vn?j?? vrstvy se smr??uje v d?sledku prop?len? a tlak pod n? se zvy?uje v d?sledku zah??v?n?. A palivov? d?evo neust?le prask? kv?li tomu, ?e d?evo pod vlivem tepla vysych? a deformuje se, co? zp?sobuje zni?en? k?ehk?ho uhl?, kter? vzniklo na kmenech b?hem pyrol?zy.

Specialist? se dokonce nau?ili, jak topit d?evem speci?ln?m zp?sobem bez vzduchu (nebo s jeho omezen?m p??stupem) pro r?zn? pot?eby v?roby.

Ho??c? polena tedy praskaj? a je zaj?mav?, ?e ka?d? po sv?m. Pokud do kamen vlo??te vysu?en? bukov? d?evo, t?m?? neusly??te zn?m? prask?n?. Osika bude pokojn? praskat, zat?mco borovice v plameni jednodu?e „vyst?el?“ – nahromad?n? prysky?ice se uvoln? z jej?ch dutin a napln? m?stnost p??jemn?m ?terem.

Spalov?n? palivov?ho d?eva nejen sv?m zp?sobem „mluv?“, ale m? i dal?? charakteristick? rysy. Nap??klad stejn? von?c? borovice by se nem?la pou??vat v otev?en?m krbu - budou l?tat jiskry. Je lep?? tam sp?lit v?tve t?e?n? nebo jablka a u??t si teplo a p??jemnou v?ni. Pokud pou??v?te dom?c? krb nebo saunu s kamny na d?evo, ur?it? se p?ed t??bou palivov?ho d?eva pora?te s odborn?kem.

Ka?d? v?, ?e ho?en? palivov?ho d?eva v kamnech je doprov?zeno r?zn?mi zvuky. Mohou sy?et, cvakat, praskat, st??let a explodovat. Stejn? jevy jsou pozorov?ny p?i p?len? polen p?i po??rech.

Co m??e vysv?tlit vzhled takov?ch zvuk??

Existuje mnoho d?vod? pro v?skyt akustick?ho hluku a mohou z?viset na r?zn?ch faktorech.

Akustick? hluk, kter? vznik? p?i ho?en? stromu, lze b??n? rozd?lit na epizodick? (nebo jednor?zov?) a nep?etr?it?. Vznik nep?etr?it?ch sy?iv?ch zvuk? je ovlivn?n turbulentn?m odtokem vody a plynn?ch par z p?r? d?eva. P?i turbulentn?m ho?en? plamenem vyd?v? d?evo zvuk ve form? hu?en?. Tak? prask?n? polen p?i spalov?n? lze p?i??st trval?mu hluku. K takov?mu prask?n? doch?z? pouze tehdy, kdy? se objev? vrstva zuhelnat?n?, co? znamen? za??tek ho?en? stromu. Vz?cn? kliknut?, ke kter?m doch?z?, jsou zp?sobena odrazy ??stic zuhelnat?l?ho d?eva.

P?i deformaci velk?ch polen je mo?n? roz?t?pen? jak zuhelnat?l? vrstvy, tak vnit?n?ho d?eva. Tento proces je v p??pad? po??r? obvykle doprov?zen v?buchy a prask?n?m.

Za zm?nku v?ak stoj?, ?e p???ina prask?n? ho??c?ho d?eva nebyla definitivn? objasn?na. N?kte?? v???, ?e b?ezov? polena s k??? praskaj? mnohem m?n? ne? polena osika, proto?e maj? nejmen?? rozd?l v radi?ln?m a tangenci?ln?m smr?t?n? a osika m? nejv?t??. Ale buk, kter? m? vysok? rozd?l, tresku v?bec nevypou?t?. Proto panuje n?zor, ?e ??m je d?evo pevn?j??, t?m m?n? prask?. Tak?e nap??klad jedle, kter? m? velmi n?zkou pevnost, p?i ho?en? velmi siln? prask?.

Je pom?rn? obt??n? zjistit skute?nou souvislost mezi prask?n?m d?eva a prask?n?m b?hem spalov?n?.

Osika je v tomto ohledu unik?tn? d?evina. Pokud polena z jasanu a b??zy ho?? i v ?erstv? na?ezan?m stavu, pak se surov? osika spaluje velmi obt??n?. V tomto ohledu se osika t?m?? nikdy neskl?z? na palivov? d??v?, kter? se pou??v? hlavn? ve stavebnictv?.

V?eobecn? se v???, ?e such? osika p?i spalov?n? d?v? m?lo tepla, rychle vyho?? a vyp?l? saze z kom?n?. Aspenov? d?evo p?i spalov?n? neprodukuje saze, tak?e se od starov?ku pou??v? k p??prav? pochodn? a v na?? dob? - p?i v?rob? z?palek.

Ho??c? osika je obvykle doprov?zena mal?m prask?n?m, na rozd?l od borovice, kter? vyd?v? vz?cn?, ale velmi siln? prask?n?.

Jak? asociace m?te se slovy „ho??c? d??v?“? Roztopen? krb nebo kamna, t?bor?k; p??jemn? teplo a teplo z otev?en?ho ohn?; l?taj?c? jiskry a samoz?ejm? prask?n?. M?lokdo p?em??l? o tom, pro? palivov? d?evo prask?. V z?vislosti na druhu d?eva a stupni jeho smr?t?n? nemohou polena vyd?vat t?m?? ??dn? akustick? hluk, nebo nep?etr?it? sy?et, cvakat, praskat... V tichu strom nikdy nevyho??.

Mo?n? jste jako d?t? milovali knihy a televizn? po?ady ze s?rie Z?bavn? fyzika pro d?ti. Jednoduch?, ka?dodenn? ud?losti v nich byly s oblibou vysv?tlov?ny empiricky. Zkuste si zopakovat podobn? element?rn? experiment z d?tstv?.

Otev?ete ho??c? kamna nebo si sedn?te k ohni a pak p?ineste kovovou nab?ra?ku, nab?ra?ku nebo l??ci vzh?ru nohama k plameni. Povrch kovu bude brzy pokryt kapkami. Pokud p?ibl???te n?dob? je?t? bl??e k ohni, z?ern? od saz?.

Pono?te ho??c? ty? do hlubok? n?doby alespo? dvakr?t. Plamen zhasne a poka?d? rychleji. Probl?m je, ?e se v n?dr?i hromad? oxid uhli?it?. Voda, uhl? a plyn – v to se nakonec prom?n? hromada d??v? ve va?ich kamnech.

P?edpokl?d? se, ?e dobr? palivov? d?evo (kter? d?v? hodn? tepla) by m?lo b?t p?ed pou?it?m vysu?eno, dokud obsah vlhkosti d?eva nen? p?ibli?n? 15-16% (maxim?ln? povolen? hodnota je 25%). I ten nejsu??? strom v?ak zadr?uje vlhkost: jde o tzv. „kapil?rn?“ vodu v bun??n?ch dutin?ch a „koloidn?“ v bun??n?ch membr?n?ch a velmi mal? mno?stv? chemicky v?zan? vody.

Kdy? se plamen rozho?? a palivov? d??v? se pokryje prvn? zuhelnat?lou vrstvou, v?echna voda se prom?n? v p?ru. Neust?l? prask?n? polen v peci nen? nic jin?ho ne? s?rie skute?n?ch mikrov?buch?. Vl?kna d?ev?n?ho uhl? se trhaj? a vodn? p?ra se uvol?uje. ?lomky zuhelnat?l?ho d?eva se od sebe odr??ej? a vytv??ej? hlasit? cvak?n?.

Mo?n? jste b?hem po??r? sly?eli siln? prask?n?. Jednalo se o epizodick? emise hork?ch pyrol?zn?ch plyn? – procesu, p?i kter?m doch?z? k tepeln?mu rozkladu d?eva na r?zn? chemick? prvky. Specialist? se dokonce nau?ili, jak topit d?evem speci?ln?m zp?sobem bez vzduchu (nebo s omezen?m p??stupem) pro r?zn? pot?eby v?roby.

Ho??c? polena tedy praskaj? a je zaj?mav?, ?e ka?d? po sv?m. Pokud do kamen vlo??te vysu?en? bukov? d?evo, t?m?? neusly??te zn?m? prask?n?. Osika bude pokojn? praskat, zat?mco borovice v plameni jednodu?e „vyst?el?“ – nahromad?n? prysky?ice se uvoln? z jej?ch dutin a napln? m?stnost p??jemn?m ?terem.

Spalov?n? palivov?ho d?eva nejen sv?m zp?sobem „mluv?“, ale m? i dal?? charakteristick? rysy. Nap??klad stejn? von?c? borovice by se nem?la pou??vat v otev?en?m krbu - budou l?tat jiskry. Je lep?? tam sp?lit v?tve t?e?n? nebo jablka a u??t si teplo a p??jemnou v?ni. Pokud pou??v?te dom?c? krb nebo saunu s kamny na d?evo, ur?it? se p?ed t??bou palivov?ho d?eva pora?te s odborn?kem.