Oheň ze vzduchu
3. 2. 2010
Michal zase jednou ukáže, že v rukách profesionálního vědce není nic nemožné – dokonce ani vznik ohně ze vzduchu! Nevěříte? Pak se nalaďte na PORT a uvidíte, jak se to dělá.
Michael: Existují spousty způsobů, jak rozdělat oheň. Zápalky, zapalovač, dokonce i soustředění slunečních paprsků … Ale rukama vědce můžeme oheň zapálit jen tak – vzduchem!
Michael: Vzduch, jaký je v této láhvi. Uvnitř jsou hlavně molekuly plynného dusíku a kyslíku. A ty mají samozřejmě energii. Animaci, prosím.
Filip: Tato energie způsobuje, že se molekuly pohybují a srážejí se vzájemně i se stěnami láhve. Teplota uvnitř láhve je zároveň jakýmsi ukazatelem hustoty energie vzduchu uvnitř.
Michael: Čím víc srážek mezi molekulami, tím vyšší je teplota.
Tereza: Abychom teplotu uvnitř láhve zvýšili, musíme zvýšit počet srážek mezi molekulami plynu. Jak toho dosáhneme? Zmenšíme objem vzduchu – tedy láhev stlačíme.
Michael: To se ovšem dělá dost obtížně a vyžaduje spoustu – strašnou práci. Ptáte se, jak to tedy souvisí s ohněm ze vzduchu? Dobrá otázka.
Michael: Klíčem k zapálení ohně vzduchem je právě jeho stlačení.
Filip: Použijeme mnoho staletí starou metodu, která pochází z Dálného Východu. Anebo alespoň úpravu této metody, kterou do Evropy přivezl před 150 lety slavný německý vědec a vynálezce Carl von Linde. Tento postup ho fascinoval během cest po Malajsii.
Michael:
Hallo!What do you have in your hands, my dear?
Copak to držíš, drahoušku?
This. May I?
Tohle.Mohu?
Incredible! For me? Thank you my dear. My hat. Yours. Thank you.
Neuvěřitelné! Pro mne? Díky, drahoušku. Můj klobouk. Tvůj. Děkuji.
Michael: The air compression lighter, that von Linde saw in Malaysia, was made from bamboo and wood. In the Czech Republic there aren’t many bamboo forests, so I decided to make my replica from aluminum. I’ve got two pieces of aluminum – one is hollow and the other is not.
The full piece fits inside the hollow piece nice and snugly. In our device we’re going to have one cylinder, which is the hollow piece, and a piston, which is this piece. And the piston must be slightly larger than the cylinder. So I’m going to measure it up. I want to be about that much larger, so I need to make a cut here. Let’s get cutting.
Zapalovač na principu stlačení vzduchu, který viděl von Linde v Malajsii, byl vytvořen z bambusu a dřeva. V České republice nemáme příliš mnoho bambusových hájů, takže jsem se rozhodnul vyrobit kopii z hliníku. Mám tady dvě tyčky z hliníku, jedna je dutá a druhá nikoli. Plný kus se vejde do dutého krásně a pohodlně. V našem přístroji budeme mít jeden válec, což je tento dutý kus, a píst, což je tento kus. A píst musí být o trochu delší než válec. Takže ho musím změřit. Potřebuji, aby byl o tolik delší, takže ho uříznu tady. Dejme se do řezání.
Michael: And our cylinder is ready. What we have to do now is to close one end of the cylinder. And to do that I’m going to use some putty, which is the material the people use to put in windows. So I’ll take some putty and to a one end I’m going to force some putty in. The putty will expand and form a nice airtight seal. But just to be sure I’m going to use some superglue to go round the edge to lock in tight the putty. Let it to dry. So one end of our cylinder is closed and the other end of course is open. It needs to be opened because into it we’re going to pass our piston. The piston fits nicely but it is not airtight. To make it airtight I’m going to use an o-ring. To fit the o-ring on we’ll have to take a file and carefully around the edge we’re going to file in the circle.
A válec je hotov. Nyní musíme uzavřít jeden konec válce. A proto použiji kousek tmelu, což je materiál, který se užívá při výrobě oken. Takže vezmu tmel a do jednoho konce válce ho trochu vetlačím. Tmel se roztáhne a vytvoří krásný vzduchotěsný uzávěr. Ale pro jistotu použiji trochu superlepidla kolem okraje, aby se tmel pevně uzavřel. Necháme ho vyschnout. Takže jeden konce válce je uzavřen a druhý konec je samozřejmě otevřen. Potřebujeme ho otevřený, protože do něj vsuneme píst. Píst do válce krásně zapadne, ale není vzduchotěsný. Abychom zabezpečili vzduchotěsnost, musíme nasadit těsnící kroužek. Aby kroužek držel, musíme vzít pilník a kolem obvodu vypilovat rýhu.
Michael:
And it’s ready. So I can put my o-ring gently over the top, putting it into its place. There we’ve got it. It’s ready. So to summarize I’ve got a cylinder which in one end is open and in the other end is closed, airtight. And now I have the piston with the o-ring, which it makes it airtight as well if I push it into the cylinder. So when I push the piston into the cylinder, I’ll be compressing the air, that’s inside. So all that I’m missing now is a little bit of fuel.
A je to hotovo. Takže můžeme opatrně nasunout kroužek přes konec a dát ho na místo. A je to. Je hotovo. Abych to tedy shrnul, mám válec, jehož jeden konec je otevřený a druhý konec je vzduchotěsně uzavřený. Pak mám píst s těsnícím kroužkem, který zajistí vzduchotěsnost, když jej zasunu do válce. Takže když vsunu píst do válce, stlačím i vzduch, který je uvnitř. A teď už mi chybí jen trochu paliva.
Michael: Co myslíte, my size?
Moje velikost?
Tereza: K výrobě paliva pro zapalovač na stlačený vzduch Michael použil staré bavlněné tričko. Část z něj rozstříhal na malé kousíčky.
Michael: Dáte si?
Filip: Ovocné bonbóny šly tentokrát stranou. Potřebovali jsme totiž jejich plechovou krabičku. Do víčka Michael vyvrtal malý otvůrek a vznikla tak vhodná komůrka, v níž kousky bavlněné látky necháme zuhelnatět.
Tereza: Palivo vzniká podobně, jako se kdysi v milířích měnilo dřevo bez přístupu vzduchu na dřevěné uhlí. Náš minireaktor musíme pořádně zahřát, aby se vlákna bavlny uvnitř změnila na zuhelnatělý knot.
Michael: Ještě nic.
Filip: To Michael zkouší, kdy začnou otvůrkem unikat plyny, které se ze zahřívané bavlny uvnitř uvolňují.
Tereza: Už. Maličký plamínek je tím důkazem.
Filip: Po pár okamžicích nastává opak. Plamínek zhasl. Znamená to, že proměna bavlny na zuhelnatělý knot už skončila.
Michael:Už to nehoří, je to hotové.
Filip: Horkou krabičku opatrně ale rychle balíme do alobalu. Zamezí se tak přístupu vzduchu k zuhelnatělé bavlně uvnitř, dokud krabička i palivo našeho zážehového zapalovače nevychladne.
Tereza: Hotovo. Tak vypadají kousky zuhelnatělé bavlny.
Filip: Začíná závěrečná fáze přípravy zapalovače. Nejprve nanášíme olej na píst. Bude tak bez většího odporu klouzat po vnitřní stěně válce. Olej spolu s gumovým kroužkem také zajistí lepší vzduchotěsnost.
Tereza: Pomocí sekundového lepidla připevňujeme na konec válce kousek zuhelnatělé bavlny.
Tereza: Palivo pro pokus je připraveno.
Filip: Opatrně zasouváme píst do válce. Klíčový moment pokusu. Zapálení.
Tereza: Prudké stlačení vzduchu uvnitř vyvolalo teplotu několika set stupňů. Bavlna doutná.
Filip: Doutnající bavlnu se snažíme rozfoukat. Jemný papír nakonec vzplál!
Michael: That´s OK. Tady je to taky dobrý. V pořádku. Ahoj!
Michael: When von Linde returned from his trip to Malaysia back to his home in Germany bringing with him his new discovery, he showed this to one of his students working in his laboratory in Munich.
Když se Linde vrátil ze své cesty do Malajsie zpět domů do Německa, a sebou si přivezl svůj nový objev, ukázal jej jednomu ze svých studentů, kteří pracovali v jeho laboratoři v Mnichově.
Tereza: A tím studentem nebyl nikdo jiný než později velmi slavný Rudolf Diesel.
Tereza: Linde využil stlačeného vzduchu nikoli k zapalování, ale naopak k ochlazování. Zjistil totiž, že když stlačený plyn nechá prudce se rozpínat, ten ochladí své okolí. Mimochodem, nemohl by tohle být princip ledničky?
Michael: Rudolf Diesel took this very simple contraption and developed it into Diesel engine which uses the compression of air to ignite fuel mixtures coming into the engine.
Rudolf Diesel si vzal tento velice jednoduchý a vyvinul z něj Dieselův motor. Ten využívá stlačení vzduchu k tomu, aby se vznítila palivová směs, která do motoru přichází.
Michael: A tohle, vážení diváci, dává tomuto motoru různé důležité výhody.
Tereza: Tento motor má nejvyšší tepelnou účinnost ze všech spalovacích motorů. K zapálení nepotřebuje elektrické svíčky, a proto má vyšší spolehlivost. Použité palivo – tedy nafta – méně poškozuje písty i válce motoru. Proto má i vyšší životnost.
Michael: Jen si představte, kus bambusu a dřevo, přidáme vědecké znalosti …
Tereza: … a vynalézavost a máme na jedné straně dieslový motor a na druhé straně ledničku.
Michael: Copak vymyslíte vy doma?
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough