Александр Магунов, 05.02.2012 12:28 | НИИПМТ

Температура начала самоподдерживающейся реакции (горения, взрыва) в общем случае не может быть определена с точностью не только до градусов, но даже десятков градусов. Эта температура не является свойством материала, не имеет точного значения и не является аналогом температуры плавления. В зависимости от условий (давление и влажность воздуха), особенностей бумажного образца (толщина, структура, влажность) и условий инициирования реакции (локальное, распределенное по поверхности, объемное, непрерывное, импульсное), эта температура может изменяться очень существенно. Например, при импульсном лазерном нагревании (наносекундные длительности) температура поверхности бумаги может превышать 1000-1500 К, но воспламенение не произойдет, останется только едва заметный след (ожог). Воспламенение происходит тогда, когда мощность тепловыделения реакции становится больше, чем мощность тепловых потерь. На графике зависимости температуры образца от времени T(t) при медленном нагревании появляется точка перегиба, и начинается самоускорение нагрева. Конечно, можно договориться о проведении эксперимента в стандартных условиях – по размерам и свойствам бумаги, устройству камеры сгорания и т.д. В этом случае удастся добиться воспроизводимости и постоянства температуры воспламенения. В физико-химических справочниках нет данных по температуре воспламенения веществ – ни твердых, ни жидких, на газовых. В литературе приводятся лишь грубые ориентировочные данные, направленные на технику безопасности. Художественная литература может позволить себе любой вымысел, если он не противоречит правилам грамматики и литературным нормам, там можно воспламенять что угодно хоть взглядом, хоть словом, хоть выразительным жестом. Но к науке не имеют отношения ни 451 F, ни 451 С.

Моисеева Н.П., 08.02.2012 09:58 | гл. редактор

Александр Николаевич, Ваш комментарий, говорит о том, что Вы давно занимаетесь фундаментальной наукой. Согласна, что температура возгорания веществ, в том числе бумаги, зависит от многих факторов. Впрочем, как и температура кипения. Наверное, если бы Вам сказали, что вода кипит при 100 °С, Вы бы возразили, что это зависит от чистоты воды, высоты над уровнем моря, объема сосуда и т.д. И были бы правы, как ученый. Но иногда не хочется слишком усложнять мир. Большинство людей живет в мире геометрии Евклида, механики Ньютона и температуры по стоградусной шкале. То есть в нормальных условиях. Данная заметка как раз про такой мир. Эта статья не научная. Поджигать коротким лазерным импульсом бумагу никто не собирается. Условия нормальные. То есть, берем печку, нагретую до 450 °С и бросаем туда бумагу. Она горит. Если печку нагреть до 230 °С, она не горит. У меня, к сожалению нет книги «Handbook of Physical Testing of Paper By Jens Borch (2001)», у меня есть только аннотация, но я думаю, что там именно такие условия и имеются ввиду. Любое физическое явление можно усложнить и исследовать. Но это уже в других разделах сайта, а не в рубрике «Интересные факты».

Александр Магунов, 19.02.2012 02:15

Наталия Павловна, понимание смысла кажется мне важнее знания точных цифр. За точными цифрами очень часто ничего не стоит. Весьма точно воспроизводятся температуры плавления чистых веществ. Но почему они повторяются всегда и всюду – неясно. Почему в бесконечно узком интервале температур происходят такие сильные изменения свойств? Требуется множество статистически независимых элементарных событий (разрыв химических связей и т.д.), чтобы произошло разрушение порядка и превращение вещества из твердого в жидкое. В метрологических статьях (кажется, из НИСТ) видел точки плавления, определенные с точностью до 6-7 знаков, но за этой точностью нет понимания физики явления. Поэтому нет и веры этим точным цифрам. Нигде не видел у метрологов обсуждения вопроса: какая предельная точность температур плавления может быть достигнута? Чем эта точность будет определяться – неточностью методов измерения или невоспроизводимостью температуры плавления? Можно ли будет когда-нибудь измерять температуру плавления с точностью до 1/1 000 000 000 000 К? А величина 451 F – это гламур, не более того. Вот примеры гламурных вопросов: при какой температуре испаряется золото? при какой температуре погибают вирусы? какая температура в Гольфстриме? до какой температуры нагрета лава в вулкане? Достаточно запомнить какие-то цифры и ничего не понимать. Бывает, что студент точно записывает 5-6 цифр в постоянной Больцмана или Планка, но при этом ошибается на 10-15 порядков величины, записывая показатель степени. Примерно так и Брэдбери – ему все равно, в какой шкале градусы – Фаренгейта, Цельсия или Кельвина. Фантазии литератора – не о температуре, это всегда о другом.

Моисеева Н.П., 27.02.2012 11:01 | гл. редактор

Согласна, что плавление чистого вещества это удивительный процесс, особенно поражает воображение остановка температуры на каком-то точном значении. (Не любого вещества, конечно, а только веществ с кристаллической структурой, какими являются, например, металлы и вода.) Многие ученые занимались и занимаются исследованием скрытой теплоты плавления, физикой фазовых переходов, физикой переохлаждения и перегрева, влиянием примесей в металле на температуру плавления и затвердевания, влиянием атмосферного давления и т.д. Для метрологов-термометристов точки фазовых переходов металлов – это основа международной температурной шкалы. Советую заглянуть в наш раздел МТШ-90/Основные принципы реализации реперных точек (http://temperatures.ru/pages/fixed_points_its90). В настоящее время можно утверждать, что само полученное значение температуры плавления и затвердевания металла определяется скорее не свойствами металла, а ограничениями измерительных инструментов – термодинамических термометров. Действительно, чтобы получить конкретное значение температуры плавления, нужно его измерять. Например, значение температуры, приписанной плавлению чистого галлия по МТШ-90, равно 29,7646 °С. На сколько оно точное? Если Вы посмотрите в раздел «Разработка нового определения кельвина» и в опубликованный там документ МБМВ http://temperatures.ru/pdf/Kelvin_CIPM.pdf, то узнаете, что погрешность термодинамического определения этой температуры составляет 1 мК, а воспроизводимость измерений платиновым термометром в различных лабораториях 0,05 мК. Эта точность и имеется в виду в работах НИСТ. МТШ-90 не термодинамическая, а условная практическая шкала. Не вижу ничего плохого в «гламурных вопросах». Кстати не все ученые и не всегда могут ответить на эти жизненные вопросы так, чтобы было понятно всем. Иногда легче усложнить объяснение, чем упростить его. А рубрика «Интересные факты» именно для всех любознательных людей. Бредбери не писал о температуре, он писал о нашем возможном будущем. Но его книга очень популярна, поэтому многие, наверное, взяли себе на заметку и это название, в котором записана температура 451 °F.