Apie ugnies įskėlimą titnagu girdėję yra visi – tačiau kaip ir kodėl tai iš tiesų veikia? (Video)

Tačiau kaip ir kodėl tai veikia? Kodėl smūgiuojant titnagu į plieno gabalėlį žyra žiežirbos, o daužant du atsitiktinius akmenis – ne?

Visų ugnies įkūrimo būdų tikslas yra panašus: sukurti pakankamai šilumos, kad užsidegtų prakuros.

Titnagas ir plienas, trenkiami vienas į kitą, gali greitai sukurti tokią šilumą, nes pliene esanti geležis reaguoja su aplinkiniu oru, kai ją nuskelia titnagas, – sako Merilendo universiteto (JAV) mokslininkas Peteris Sunderlandas.

Pasak jo, taip veikia klasikinis kišeninis žiebtuvėlis. Kiekvienas ratuko brūkštelėjimas trina titnagą į plieną, uždegdamas žiebtuvėlio viduje esantį butano kurą ir sukeldamas liepsną.

Tačiau norint suprasti, kodėl šis derinys toks veiksmingas, reikia įsigilinti į oksidacijos chemiją. Oksidacija vyksta tada, kai cheminis elementas ar junginys susijungia su deguonimi ir pakeičia savo savybes. Kai šis procesas vyksta su geležimi, tai vadinamas rūdijimu. Naudojant titnagą ir plieną ugniai įskelti, naudojamas šalutinis oksidacijos poveikis – šiluma.

Ankstyvieji žmonės įrankius gamino iš titnago, nes iš šios uolienos gana patogiai galima suformuoti strėlių antgalius – ir aštrius ašmenis. Titnagas yra daug kietesnis už plieną, todėl smūgiuojant kartu, nuo plieno nusklembiami maži geležies gabalėliai.

Geležis labai veikiama oro lengvai oksiduojasi, tačiau šis procesas paprastai vyksta labai lėtai. Pavyzdžiui, apleistas automobilis ar apleista žemės ūkio įranga rūdimis pasidengia tik po daugelio metų.

Tačiau šios smulkios geležies dalelės iš plieno oksiduojasi per sekundės dalį – nors plika akimi jos neatrodytų surūdijusios. Taip atsiranda labai karštos kibirkštys. Procesas vyksta taip greitai, nes geležies gabalėliai turi daug didesnį paviršiaus plotą nei vientisas geležies gabalas.

„Svarbus yra paviršiaus ir tūrio santykis, – sako P. Sunderlandas. – Mažos geležies drožlės tūris iš esmės yra lygus nuliui, tačiau paviršiaus plotas yra didelis“.

Taigi, nuskėlus mažą geležies gabalėlį, daug geležies atomų staiga atsiduria ore ir gali oksiduotis vienu metu. Vykstant cheminei reakcijai, greitai susidaro didžiulis energijos kiekis, šilumos pavidalu. Jei pakankamai šių degančių ir įkaitusių geležies drožlių patenka į sausų lapų ar šakelių krūvą, jos gali uždegti tokias prakuras.

Kibirkštis paversti liepsna gali būti sudėtinga, todėl naudinga turėti ką nors, nuo ko kibirkštys galėtų lengviau užsidegti, kad procesas būtų spartesnis. P. Sunderlando teigimu, gerai tinka plieno drožlės – jos užsiliepsnos, kai ant jų kris kibirkštys. Istoriškai žmonės naudodavo „anglinį audeklą“ – apdegusį audinio gabalą, kuris lengvai užsidega, o paskui lėtai rusena, suteikdamas laiko užsidegti aplink jį esančioms prakuroms.

Prieš pradedant plačiai gaminti plieną, žmonės galėjo išgauti kibirkštis skeldami titnagą į kitas geležies turinčias uolienas – pavyzdžiui, piritą, geriau žinomą kaip kvailių auksą.

Panašiu principu veikia ir kitos ugnies įžiebimo technologijos. Magnio ugnies skiltuvas – populiarus gamyklinis pasirinkimas – naudojasi tuo, kad magnis dega labai aukšta temperatūra. O jei į prakurų krūvelę įbertume magnio drožlių, o po to virš jų sukeltume kibirkštis, greitai įsižiebtų ugnis.

Degtukuose vyksta visai kitokios cheminės reakcijos, tačiau jų tikslas panašus: greitai sukurti daug šilumos ir uždegti kuro šaltinį.

Kartais šis procesas įvyksta atsitiktinai, – sako JAV miškų tarnybos Misulos priešgaisrinių mokslų laboratorijos mechanikos inžinierė tyrėja Sara McAllister. Pavyzdžiui, miško gaisrai gali kilti, kai kas nors tempia priekabą, nuo kurios ant kelio dangos velkasi grandinė, ir dėl to kyla kibirkštys. Arba susidūrusios elektros linijos sukelia kibirkštis, nuo kurių užsidega sausa žolė.

„Visa tai yra tarsi toje pačioje srityje: mažos, karštos dalelės, kurios patenka į sausą padegamąją medžiagą“, – apibendrina S. McAllister.

Parengta pagal „Live Science“.