Горѣніе и пламя.
Огромный промежутокъ времени раздѣляетъ насъ отъ первобытныхъ людей, которые получали свѣтъ и теплоту только отъ солнца. Смиренные данники лучезарнаго свѣтила, они поперемѣнно были награждаемы и лишаемы его благъ. Болѣе счастливые, чѣмъ они, мы можемъ по произволу производить горѣніе и пламя, а слѣдовательно и столь необходимые для жизни свѣтъ и теплоту.
Но что же такое въ сущности горѣніе и пламя? Вамъ конечно случалось видѣть, какъ изъ середины горящаго каменнаго угля поднимаются струйки пламени, освѣщающія очагъ живымъ свѣтомъ. Дѣйствительно уголь доставляетъ намъ въ одно и то же время и теплоту и свѣтъ. Съ другой стороны коксъ, производя сильный жаръ, даетъ только слабый свѣтъ. Отчего же зависитъ эта ощутительная разница? Обратимся за разъясненіемъ къ наукѣ.
Она учитъ насъ, что горѣніе есть соединеніе тѣла съ кислородомъ, сопровождаемое отдѣленіемъ теплоты и свѣта, и что оно можетъ происходить съ пламенемъ и появляться безъ него. Тѣмъ не менѣе въ большей части случаевъ то и другое нераздѣльны, а поэтому мы будемъ разсматривать ихъ одновременно.
Разнаго рода пламя имѣетъ далеко не одинаковый блескъ и температуру. Сравните напримѣръ пламя чистаго водорода съ пламенемъ свѣтильнаго газа, и вы будете поражены разницею въ ихъ блескѣ. Первое до такой степени блѣдно, что едва видно даже въ темнотѣ, тогда какъ второе ясно различается и при дневномъ свѣтѣ.
Но если внести въ пламя водорода твердое вещество, напр. платиновую проволоку, то этотъ металлъ тотчасъ раскалится и сообщитъ свой блескъ пламени. Можно и другимъ способомъ усилить напряженность свѣта. Такъ, если, не воспламеняя еще водорода, пропустить его сквозь слой нефти, которая, какъ мы знаемъ, состоитъ изъ водорода и углерода, то, вмѣсто блѣднаго, получится яркое пламя, не уступающее блеску пламени свѣтильнаго газа.
Какая же причина этой перемѣны?
Отъ дѣйствія жара нефть разлагается; но водородъ, какъ мы сказали, горитъ безъ блеску и потому не можетъ усилить яркости перваго пламени. Что же касается углерода, то для горѣнія ему необходимъ кислородъ, съ которымъ онъ однако не можетъ соединиться, благодаря окружающей его массѣ выдѣляющагося водорода. Оставаясь поэтому изолированнымъ, углеродъ только нагрѣвается, и наконецъ напряженіе освобождающейся теплоты достигаетъ такой степени, что онъ раскаляется не расплавляясь. Тогда онъ свѣтится яркимъ блескомъ, который сообщаетъ и пламени.
Мы видѣли уже, что коксъ горитъ безъ пламени, тогда какъ каменный уголь съ пламенемъ. Это происходитъ отъ того, что при горѣніи послѣдняго изъ него выдѣляются горючіе газы, а яркость пламени отъ того, что съ этими газами происходитъ явленіе, подобное только описанному нами.
Итакъ мы приходимъ къ слѣдующему выводу: пламя происходитъ отъ горѣнія газа или пара, и если внутри его содержатся твердыя частицы, то пламя дѣлается яркимъ, въ противномъ же случаѣ оно бываетъ блѣдное.
То, что мы сказали относительно нефти, прилагается вполнѣ къ свѣтильному газу и ко всѣмъ горючимъ тѣламъ.
Возьмемъ для опыта не углеродистое соединеніе, а напр. кусочекъ металла магнія. Онъ воспламенится, какъ простая свѣча, и освѣтитъ васъ своимъ яркимъ свѣтомъ. Это происходитъ отъ того, что раскаленный на воздухѣ магній горитъ, т. е соединяется съ кислородомъ, образуя бѣлое твердое тѣло -- магнезію (горькоземъ), которая, находясь внутри пламени, остается изолированною и играетъ ту же роль, какъ уголь при горѣніи свѣтильнаго газа, или платиновая проволока въ пламени водорода.
Познакомившись съ природою пламени, разсмотримъ его подробнѣе, и для этого возьмемъ пламя свѣтильнаго газа.
При внимательномъ изслѣдованіи въ немъ можно различить 4 части.
Прежде всего нельзя не замѣтить очень тонкую и едва свѣтящуюся полосу, окружающую пламя со всѣхъ сторонъ, внутри которой находится очень широкая и очень яркая часть; затѣмъ въ центрѣ широкій, но невысокій и совершенно темный стержень, и наконецъ при основаніи четвертая часть, имѣющая отчетливый синеватый оттѣнокъ.
Чтобы лучше познакомиться съ особенностями этихъ четырехъ частей, введемъ послѣдовательно въ каждую изъ нихъ желѣзную проволоку. Мы увидимъ, что она будетъ подвергаться различнымъ измѣненіямъ. Такъ, въ наружной темной оболочкѣ проволока раскалится до бѣла; въ свѣтлой части она сдѣлается только красною; а въ темномъ стержнѣ вовсе не измѣнится.
Эти различныя явленія приводятъ къ тому заключенію, что температура возвышалась отъ центральнаго стержня къ наружной оболочкѣ. Такое неравенство происходитъ отъ неодинаковаго притока воздуха къ различнымъ точкамъ пламени. Дѣйствительно, вотъ что при этомъ происходитъ. Воздухъ, соприкасаясь непосредственно съ наружной оболочкой пламени, производитъ въ ней полное горѣніе, отъ чего зависитъ высокая температура этой части. Сгорая, водородъ и углеродъ преобразуются въ воду и углекислоту, и такъ какъ въ этой части углеродъ не остается въ твердомъ изолированномъ состояніи, то свѣтъ получается блѣдный. Наоборотъ, въ яркую часть пламени кислородъ проникаетъ съ трудомъ, поддерживая горѣніе только одного водорода, который хотя освобождаетъ при этомъ много теплоты, но однако меньше чѣмъ въ первой части. Углеродъ же, какъ вещество менѣе горючее, остается изолированнымъ и твердымъ и сообщаетъ этой части пламени ея яркость.
Что же касается центральнаго стержня, то кислородъ въ него вовсе не проникаетъ, а слѣдовательно въ немъ не можетъ происходить никакого горѣнія, и потому онъ остается темнымъ, причемъ составляющіе его газы нагрѣваются только исходящею изъ окружающихъ слоевъ теплотою.
Наконецъ нижняя синяя часть происходитъ отъ несовершеннаго сгоранія углерода, превращающагося при этомъ въ окись углерода.
Всякое пламя, происходящее отъ горѣнія тѣла, заключающаго въ себѣ водородъ и углеродъ, представляетъ тотъ же составъ, и слѣдовательно описанное изслѣдованіе примѣняется и къ пламени лампы или свѣчи.