Η φυσική ερμηνεία του σχήματος μιας «τέλειας» φωτιάς

Posted on 09/06/2015

0


Duke_UniversityΝτέραμ, Βόρεια Καρολίνα
Από τους νομάδες της Μογγολίας μέχρι τους προσκόπους που μαθαίνουν πώς να επιζούν στο δάσος, όλοι ανάβουν φωτιές με περίπου τον ίδιο τρόπο.

Και τώρα ξέρουμε γιατί.

Σε μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Scientific Reports, o Άντριαν Μπέχαν, καθηγητής Μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο Duke της Βόρειας Καρολίνας, δείχνει ότι οι πιο αποδοτικές φωτιές έχουν πλάτος περίπου ίσο με το ύψος τους.

«Οι φωτιές μας έχουν σχήμα κώνου ή πυραμίδας, με ύψος ίσο με το πλάτος της βάσης τους» αναφέρει ο Μπέχαν.

«Ο λόγος είναι ότι αυτό το σχήμα είναι το πιο αποδοτικό όσον αφορά τη ροή αέρα και θερμότητας» εξηγεί.

Οι υπολογισμοί που παρουσιάζει ο καθηγητής δείχνουν ότι η θερμοκρασία της φωτιάς είναι συνάρτηση της κατατομής του σωρού των καυσίμων.
fire_srep11270-f1
Αυτό σημαίνει ότι ένας σωρός με πλατιά βάση καίει σε υψηλότερη θερμοκρασία όταν το ύψος του αυξάνεται, ενώ αντίθετα σε ψηλόλιγνο σωρό η θερμοκρασία αυξάνεται όταν το ύψος μειώνεται.

Επομένως, για τη μεγιστοποίηση της θερμοκρασίας, η καλύτερη λύση είναι ένας σωρός με περίπου ίσο πλάτος και ύψος.

Η απάντηση προκύπτει από τους μαθηματικούς υπολογισμούς, περιέργως όμως οι άνθρωποι γνωρίζουν σχεδόν ενστικτωδώς τον κανόνα -και μόνο η γνώση ότι η φωτιά εξαρτάται από τη ροή αέρα αρκεί για να σχηματίσει κανείς έναν καλό σωρό από ξύλα ή κάρβουνα.

Ο Μπέχαν, πάντως, παραδέχεται ότι το μαθηματικό μοντέλο του είναι το απλούστερο δυνατό, και ζητά περαιτέρω μελέτες για την επίδραση άλλων παραγόντων: την κατεύθυνση και ταχύτητα του ανέμου, το είδος των καυσίμων και τη διάταξή των καυσίμων στη βάση της φωτιάς.

Βαγγέλης Πρατικάκης – news.in.gr – www.pratt.duke.edu

Posted in: ΦΥΣΙΚΗ