Nástroj pro tvorbu jisker a jiskry

V přírodě existují takzvané “pyfory” – prvky, které se mohou samovolně vznítit při teplotách pod pokojovou teplotou 21°C (70°F). Jedním z těchto prvků je železo. Mnoho lidí neví, že železo ve své čisté formě existuje pouze tam, kde není kyslík (například uvnitř hornin). A železo, které vidíme v našem každodenním životě, je ve skutečnosti ocel (slitina železa a uhlíku).

Čisté železo se vznítí reakcí s kyslíkem:

Fe₂O₃ — Oxid je druh tenké ochranné kůry na povrchu jakéhokoli ocelového nástroje. Mimochodem, časem tento film zesílí a získá charakteristickou hnědou barvu, kterou jsme zvyklí nazývat „rez“.

Co s tím má společného ta jiskra?

Když narazíme na ocelový (železný) předmět, odlomí se malé částice železa, obnaží se čisté železo a okamžitě vstoupí do výše popsané reakce.

Teplo uvolněné v důsledku reakce tyto částice zahřeje, zahřejí se a začnou svítit.

Dalším důležitým faktorem je energie. Při nárazu se mechanická energie přemění na tepelnou energii. Toto teplo také napomáhá zahřátí separovaných částic.

Malé, horké částice železa jsou jiskry.

Čím větší je plocha odkryté části železa při nárazu, tím více tepla se v důsledku reakce uvolní a tím více jisker bude.

2. Jiskřící nástroj.

Při práci v místech s nebezpečím výbuchu (doly, stanice na výrobu ropy, čerpací stanice, závody na výrobu výbušnin atd.) je nepřípustné používat standardní ocelové nástroje. Jiskry generované železným nástrojem mohou způsobit výbuch.

K výrobě těchto nástrojů se téměř vždy používají slitiny mědi, někdy hliník. Zde jsou některé z hlavních důvodů:

1. Měď není samozápalná látka. Na rozdíl od Fe, Co, Ni, Mn, V, U a mnoha dalších kovů.
2. Slitiny mědi jsou relativně tažné a méně pravděpodobné, že se při nárazu odštípnou.
3. Vysoká tepelná vodivost. Většina tepla vzniklého při nárazu je absorbována.

Termín „nejiskřící“ se často používá k popisu nejiskřících nástrojů, což není zcela správné, protože tyto nástroje jsou schopny produkovat jiskru, správnější je používat výraz „nástroje se sníženým jiskřením“.

Jiskry generované těmito nástroji se nazývají „studené jiskry“. Studené jiskry mají nízkou úroveň tepla a nezapalují sirouhlík (sirník (IV) nebo CS₂ – sirouhlík), který má nejnižší bod vzplanutí ze všech látek známých člověku. Proto, zatímco “nejiskřící” nástroje mohou snížit riziko jiskření, nevylučují možnost jiskření úplně.

Pro použití ochrany proti jiskrám:

1. Potažení železného nástroje mědí (asi 40 mikronů) pomocí galvanické metody. Nejjednodušší možnost ochrany, vhodná pro práci s nízkým rizikem. Ale časem se měděný povlak opotřebuje a nástroj ztrácí své ochranné vlastnosti.
2. Litá mosaz (slitina VB-3). Vzhledem k nízké tvrdosti slitiny (až 20 HRC) je sortiment nástrojů extrémně malý.
3. Slitina D16T. Vývoj na bázi slitiny D16 s přídavkem mědi, manganu a hořčíku. Velkou výhodou je nízká hmotnost kovu (téměř 3x lehčí než slitiny mědi) a přijatelná cena.
4. slitina AlCu. Oblíbená slitina. Vynikající jiskrová bezpečnost a odolnost proti korozi v kombinaci s rozumnou cenou.
5. BeCu slitina. Nejbezpečnější nástroj proti jiskrám a výbuchu. To nejlepší, co dnes existuje. Vysoká tvrdost (30-40 HRC) a odolnost proti korozi zajišťují trvanlivost nástroje. Vysoká cena.

Díky absenci železa v těchto slitinách má nástroj nemagnetické vlastnosti a používá se v místech s vířivými proudy a magnetickými poli, která mohou rušit složitá technická zařízení.

Takový nástroj prakticky nepodléhá hloubkové korozi ani v agresivním prostředí (mořská voda apod.).

Nástroje vyrobené z bronzových slitin je zakázáno používat ve výrobě v kontaktu s acetylenem, protože tyto prvky mohou vytvářet výbušné acetylidové plyny.

3. Elektrický výboj.

Jiskření z ocelového nástroje nelze zaměňovat s elektrickým výbojem (nebo bleskem), nemá s tím nic společného.

Elektrický výboj je proces toku elektrického proudu s výrazným zvýšením elektrické vodivosti média vzhledem k jeho normálnímu stavu.

Jedním z typů výboje je elektrický oblouk, také známý jako „blesk“. Rád bych vám řekl samostatně, jak se tvoří.

4. Jak vzniká blesk?

Bouřkové mraky se skládají z páry, která v horních vrstvách oblaku vlivem nízké teploty kondenzuje ve formě ledových krystalků. Aby se z mraku stala bouřka, musí se ledové krystalky v něm začít aktivně pohybovat. To je usnadněno prouděním teplého vzduchu stoupajícím z vyhřívaného povrchu. Teplé vzduchové hmoty nesou nahoru menší ledové krystaly, které se srážejí s většími. V důsledku tohoto procesu se malé krystaly nabijí kladně, zatímco velké krystaly se nabíjejí záporně.

V tomto případě se malé ledové krystaly koncentrují v horní části mraku, který se nabije kladně, a velké ve spodní části, která se nabije záporně. Síla elektrického pole v takovém oblaku dosahuje obrovských hodnot: 1 milion voltů na 1 metr.

Když se opačně nabité vrstvy dostanou do kontaktu, ionty a elektrony vytvoří v bodech srážky kanál, všechny nabité částice se po něm vrhnou dolů a vytvoří se silný elektrický výboj – blesk.

Opačně nabité vrstvy mohou vytvořit kanál v důsledku srážky dvou bouřkových mraků nebo mezi mrakem a pozemním objektem.

Průměr hlavního kanálu blesku je od 10 do 25 centimetrů. Protéká jím obrovský proud, který ohřívá vzduch a způsobuje jeho žhnutí. Díky silnému zahřátí (až 30000 XNUMX stupňů Celsia) se vzduch kolem kanálu okamžitě rozpíná a uvolňuje rázovou vlnu do všech směrů.

Po vytvoření kanálu se bouřkový mrak začne vybíjet: po prvním úderu blesku se vytvoří následující výboje (dva nebo více).