Як реактивні речовини наводять предмети в рух: від збитих вершків до ракетного палива
Це проста фізика. Вам потрібно щось, що швидко розширюється, щоб штовхати щось інше. Це називається реактивним речовиною (пропеллянтом). Це може бути газ. Рідина. Або тверде тіло. Мета завжди одна: повідомити рух.
На вашій кухні пропелент, швидше за все, ховається на очах. Подумайте про банк збитих вершків. Вона не вистрілює сама по собі нагору. Вона рухається хвилі стисненого газу. Зазвичай тут фігурує закис азоту. Підійде й вуглекислий газ. Ці гази залишаються газоподібними під тиском. Вони розширюються, коли ви натискаєте клапан. Продукт слідує за ними. Просто.
Але не всі пропеленти залишаються газоподібними. Деякі зріджуються під тиском. Потім миттєво випаровуються при вивільненні. Ця фазова зміна додає тягу. Воно допомагає виштовхувати речовину назовні з більшою силою.
Правила цих газів змінилися. Протягом десятиліть косметика, фарби та інсектициди використовували галогеновані вуглеводні. Зокрема, фторвуглеводні. Вони були ефективними. Вони добре працювали. Потім вчені зрозуміли, що руйнують озоновий шар. Загроза для атмосфери Землі стала очевидною. Уряди втрутилися. Багато країн заборонили ці хімікати. Тепер їх можна зустріти лише у необхідних застосуваннях. Деякі ліки. Пестициди. Мастильні матеріали. Очисники для тонкого електронного обладнання. Ви більше не побачите їх у звичайних балончиках із аерозольною фарбою.
Пропеленти — це будь-які гази, рідини або тверді речовини, які використовуються для руху за допомогою розширення.
Подивіться за межі аерозольного балончика. Цей принцип застосовується до набагато руйнівніших застосувань. Ракети. Зброя. Військова техніка. Тут пропелент зазнає швидкого згоряння. Він перетворюється на газ. Розширення створює величезний тиск. Об’єкт рухається.
Чорний порох був початковим вибором упродовж століть. Він стріляв кулями. Запускав ранні ракети. Він служив добре до ХХ століття. Потім з’явився димний порох подвійної основи. Це суміш нітрогліцерину та нітроцелюлози. Приблизно сорок відсотків нітрогліцерину. Шістдесят відсотків нітроцелюлози. Він горить інакше. Він більш стабільний.
Сучасна наука пішла ще далі. Тепер у нас є литі перхлорат пропеленти. Вони використовують перхлорат як окислювач. Олії або гуми діють як паливо. Композитні пропеленти також поширені. Вони використовують пластиковий зв’язуючий агент. Активні інгредієнти можуть містити амоній пікрат, нітрат калію або нітрат натрію. Хімія складна. Результат – передбачувана тяга.
Рідкі палички пропонують інший набір варіантів. Вони не завжди поєднуються разом. Монопропеленти, такі як нітрометан, містять паливо, так і окислювач. Їм просто потрібна іскра. Або каталізатор. Вони спалахують ззовні.
Біпропеленти відрізняються. Вони зберігають паливо та окислювач окремо. Рідкий кисень зустрічається з рідким воднем. Вони знаходяться у різних баках. Вони впорскуються в камеру згоряння в останній момент. Вибух відбувається усередині двигуна.
Мультипропеленти йдуть на крок далі. Вони використовують кілька окислювачів. Декілька видів палива. Суміш адаптується до конкретних вимог місії.
Чому це має значення для вас? Це має значення, тому що рух є основою сучасного життя. Їжа, яку ви їсте. Ліки, які ви приймаєте. Транспортні засоби, що перевозять товари через океани. Усі вони покладаються на контрольоване розширення. Ми перейшли від чорного пороху
