Hvordan opstår og udvikler brand sig i et vægtløst rum?

Hej Spørg om Fysik
Hvordan opstår og udvikler brand sig i et vægtløst rum?

Vi sidder og kigger på StarTrek Next Generation, hvor de arbejder med flammekastere og ilden udvikler sig og vi undrer os over, hvordan mon ilden i virkeligheden opfører sig i et vægtløst rum.

Med venlig hilsen
B G

For at brænde ting i vægtløs tilstand, er der helt særlige krav til det, der skal brænde. Det skal selv indeholde et iltningsmiddel. Hvis man tager en lanterne eller anden lampe, så der ikke er vindpåvirkning, og forsyner den med et tændt stearinlys og lader den falde frit et par meter, så flammen bliver vægtløs, vil man se stearinlyset slukkes i faldet.

En flamme, af en hvilken som helst normal art, fungerer på den måde, at forbrændingen dvs. nedbrydning af oftest organiske stoffer til vand og kuldioxid (og evt. sod) skaber varme, varmen stiger til vejrs, og der trækkes så ny luft (ilt) til flammen fra siderne og nedefra.

Når den varme luft stiger til vejrs skyldes det, at varm luft har lavere densitet (massefylde) end kold, derfor trykkes den opad imod tyngden(anvendes i varmluftsballoner). Kravet for en flamme er altså, at forbrændingsprodukterne skal væk, og der skal tilføres ilt/luft til.

Hvis man lukker helt for lufttilførselen i en kakkelovn, sker det samme, ovnen slukkes. Når man slukker brande med CO₂ sne eller pulverslukkere er ideen at forhindre lufttilførselen til ilden, så den slukkes, det samme gælder ved brug af brandtæpper om brændende personer og grydelåg på brændende oliegryder.

Brand i vægtløs tilstand

I vægtløs tilstand sker fjernelse af forbrændingsmaterialerne og tilførsel af ilt ikke, så et normalt stearinlys går ud. Har man en kraftig mekanisk luftcirkulation, er det muligt, at noget kan brænde, jeg ved ikke om der er lavet forsøg med det. Uden at have set ret meget Startrek, så er det mit indtryk, at man har kunstig tyngde i rumskibet, man går på gulvet, og bevæger sig normalt omkring,  og så kan flammer også brænde.

Skal man have flammer i vægtløs tilstand, kan det ske ved aktiv tilførsel af ilt - f.eks. en svejsebrænder med acetylen og ilt flasker, mekanisk ventilation etc. Hvad der så sker når forbrændingsprodukterne ophobes nær brænderen, ved jeg ikke, men et ventilationsanlæg kan måske klare det.

Det er klart, at hvis der er meget mere iltindhold i luften end de ca. 20 % som der er her på jorden, kan der blive en kort voldsom (eksplosiv) forbrænding ved en antændelse af brændbart materiale.

Den anden mulighed er, at det der brænder indeholder iltningssubstansen, det gælder f.eks. krudt, som vil brænde fint af i vægtløs tilstand (det er derfor det kan brænde af inde i et lukket kanonslag).

Der skal altså nok gøres en del for at opretholde en flamme i vægtløs tilstand, desuden giver det hurtigt generelle iltmangelproblemer i et rumskib, samt problemer med overskud af kuldioxid, som vi mennesker ikke kan tåle i høj koncentration, og med vanddamp, som mange elektroniske apparater måske ikke kan tåle.

Jeg tror ikke, at nogen på et rumskib i vægtløs tilstand (eller for så vidt hvis man har kunstig tyngde), vil drømme om at lave åben ild, undtagen hvis det er med forskningsformål, og da kun med mange sikkerhedsforanstaltninger. Jeg må sige, at jeg ikke kender de pågældende episoder, så jeg har svaret ret alment.

Med venlig hilsen
Malte Olsen