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太空舱燃烧蜡烛火苗形态的为球形的原因

已有 590 次阅读 2024-1-15 09:53 |系统分类:科研笔记

1为地面和中国太空舱燃烧蜡烛,两者有着明显的不同。这种不同是什么原因造成的,下面从引力场的角度分析之。

图片1.png 

1  地面和中国空间站燃燒的蜡烛火苗

蜡烛燃烧有以下两方面作用:一是燃烧释放CO2H2O混合粒子,混合粒子因温度高粒子间距离大,因而形成低于周边空气的低密度混合气体;二是燃烧释放的热,使得周边空气获得热,空气中粒子间距离增大,获热的空气密度降低。这些低密度混合气体,在不同独立引力场下将使得燃烧表现为不同形态。

引力场中上浮力和浮力有以下计算表达式:

图片2.png……1)

图片3.png……2)

两式中E(l)为点距球心l引力强度(具体可参考2023-08-23到2023-12-05科网博文)。

在地球引力场中,以上这些低密度的混合物,具有背离地球球心的式(1)上浮力或式(2)的浮力。上浮力或浮力造成底部出现真空,真空对周边的空气形成吸引力,这就为形成对流创造了条件。持续燃烧的蜡烛,促成受迫对流。受迫对流对燃烧的火苗一是从底部提供氧气,二是提供氧气的同时从底部开始对燃烧的火苗形成压力,使得火苗变为图1左侧形态。

在太空舱中几乎不存在地球重力场,点燃的蜡烛也就几乎不存在重力场的作用。但太空舱中的空气在太空舱的受缚下,自然形成一独立的引力场。这一引力场中心,引力强度为零点基本在太空舱几何中心点上。在这独立的引力场中,低密度混合气体在太空舱空气中存在浮力。如果蜡烛居于空气引力强度为零点位置上,任意方向任意同质量质点式(2)浮力大小相同,从而负压大小也相同,进而任意方向形成对流大小相同作用,对流对燃烧的火苗的压力大小也相同,所以蜡烛火苗为图1右侧球形。燃烧蜡烛少偏离引力强度为零点,因独立引力场强度太小,也不会使火苗有肉眼可见的变化。根据这一分析对中国空间站,对宇航员否定太空中水中放入乒乓球后,不存在浮力说法作如下讨论。

“天宫课堂”中,宇航员将乒乓球放入玻璃水杯水中,乒乓球没有象在地球球面上浮,宇航员据此得出太空舱中水中乒乓球不存在浮力的结论。笔者对这一结论是否定的,否定的原因在《“天宫课堂”中浮力不存在的实验结论不正确,https://blog.sciencenet.cn/blog-3433895-1417467.html》已从理论上讨论。下面根据太空舱中点燃的蜡烛燃烧,做进一步的论述。假如“太空舱中水中乒乓球不存在浮力”这一结论成立,太空舱中点燃的蜡烛燃烧一会就会自动熄灭。这是因为燃烧的蜡烛释放的水汽和二氧化碳,依据“天宫课堂”结论,火苗周围就会形成水汽和二氧化碳屏蔽氧气的屏障。根据视频中蜡烛燃烧的时间长度看,蜡烛并没有自动熄灭,证明两种不同密度物质接触后,浮力并不因地球重力场的不存在而消失,而是在新的独立的引力场中浮力仍然存在。由此可见“天宫课堂”否定太空水中乒乓球存在浮力,是不正确的。如果非要说正确,只能说地球力场下的浮力不存在;但太空舱中空气形成的独立引力场下,燃烧蜡烛形成的低密度物仍在独立引力场下存在浮力。



https://blog.sciencenet.cn/blog-3433895-1417963.html

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