Приручение огня – один из важнейших этапов развития человеческой цивилизации. Контролируемый костер позволяет согреться, приготовить пищу, обрабатывать различные материалы. С древнейших времен для каждого человека огонь – священный символ. Когда мы сидим у костра, то чувствуем его тепло, видим дым и разлетающиеся искры, а иногда слышим потрескивания, похожие на особый язык огня.
Если отбросить мифические построения, и серьезно задуматься над вопросом, почему дрова в костре трещат, то ответ не сразу придет в голову даже взрослому и образованному человеку. Попробуем же разобраться с этим явлением на основе научных фактов.
Химические процессы, происходящие внутри костра
Акустические шумы в процессе горения можно классифицировать по их длительности во времени – непрерывные и одиночные. Человек может слышать не только постоянный треск, но и одиночные сильные «выстрелы», и даже взрывы. Нельзя сказать, что природа этих явлений обусловлена только каким-то одним химическим процессом, внутри костра происходит сразу комплекс таких изменений и взаимодействий. В которых участвует влага, воздух, тепло. Ключевое влияние оказывает доступ в костер кислорода.
Эпизодические щелчки могут иметь не только химическое, но и механическое происхождение – под воздействием высокой температуры от древесины отскакивают отдельные фрагменты, она расслаивается. Выбросы горячего газа изнутри полена слышится как громкий хлопок.
От степени усушки древесного материала зависит громкость описанных акустических эффектов – практически не трещит бук, каждому дереву присваивается свой коэффициент расслаивания под сильным термическим воздействия. На «клеточном уровне» треск можно объяснить следующим образом – горячие газы наполняют частички древесины, изнутри оказывая на них сильнейшее давление, в результате «клетки» лопаются, как воздушный шарик, в которой закачали слишком много воздуха. Таких «клеток» миллионы, и, в совокупности они производят слышимые при наблюдении костра звуки.
Как бы хорошо не были просушены дрова, даже с использованием современных технологий, полностью извлечь из них влагу не представляется возможным. Тот же самый бук все равно потрескивает, только очень-очень тихо. Его клетки разрываются под воздействием расширяющегося водяного пара. Также расширяется и производит звук выкипающая смола. Подобные химические процессы легко представить, вскипятив на огне ковшик воды – многочисленные разрывающиеся на поверхности кипящей жидкости пузырьки и есть аналог того, что происходит внутри древесного полена.
Научное объяснение почему дрова трещат в костре
В основе привычных и знакомых нам явлений лежат сложные химические процессы. Упрощенно горение костра можно разделить на два основных этапа – термическое разложение соединений древесины (пиролиза) и уничтожение остаточных материалов. Для протекания первого требуется температура до 450 °C, на этой стадии активно выделяются газы (угарный газ, углекислота, метан, водород), различные жидкости (спиртовые соединения, кислоты). Остаточный материал «выпадает» в виде угля, который, в зависимости от вида древесины, на 85% может состоять из углерода. Дальше огонь уничтожает и его, только медленнее.
Слышимый нами треск – это разрывание слоев древесины проникающими вовнутрь полена газами, следствие активно протекающего термического разложения соединений. Потрескивает уголь, который образуется во время этого химического процесса. Также треск может появляться из-за деформации полена под воздействием сильного жара.
