Ohňové tornádo je prírodný jav, ktorý vytvára kombinácia vetra a extrémneho tepla z ničivých a rozsiahlych požiarov.
Videonávod tohto experimentu, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Pomôcky
Ohňovzdorná miska, vata, lieh, zápalky, drôtený kôš na odpadky, rotačná podložka, obojstranná páska a mokrá hrubá handra alebo druhá ohňovzdorná miska na prekrytie misky s horiacim liehom
Upozornenie
Tento pokus je nebezpečný, ak sa predvádza nezodpovedne. Preto, prosím, dbajte o svoju bezpečnosť aj okolia. Pred začiatkom pokusu sa naučíme, ako jednoducho uhasiť lieh horiaci v miske. V žiadnom prípade nehaste horiaci lieh vodou! Voda sa pri kontakte s ním rýchlo mení na paru a dôjde k explózii, doslova k vytvoreniu obrovskej ohnivej gule. Príčinou je, že voda meniaca sa na vodnú paru okysličuje olej, čo spôsobuje nárast ohňa.
Správne hasenie horľavých tekutín robíme inými spôsobmi. Oheň potrebuje médium, ktoré horí, zápalnú teplotu – iskru a prísun kyslíka k horeniu. Najbezpečnejší postup uhasenia ohňa je nechať lieh kontrolovane vyhorieť. Druhou možnosťou je prekrytie horiacej misky inou väčšou miskou, čím sa zamedzí prístup kyslíka k zdroju horenia. Ďalšou možnosťou je prekrytie misky mokrou látkou, ktorá tiež obmedzí prístup kyslíka k horeniu. Ak sme takéto pokusy nikdy predtým nerobili, odporúčame si proces uhasenia vopred natrénovať.
Postup
Ako rotačnú podložku môžeme použiť rotačný podnos alebo otočný stojan na tortu. Môže to byť hocijaká podložka, ktorá sa otáča s minimálnym odporom a nepoškodí sa, ak na ňu položíme niečo horúce.
Do stredu rotačnej podložky umiestnime drôtený kôš tak, aby sa pri rotácii otáčal okolo svojej zvislej osi. Je vhodné ho k podložke prichytiť, napríklad obojstrannou páskou. Prichytenie musí byť pevné, aby kôš pri prudkom zatočení podložky neskĺzol na bok. Je potrebné si roztočenie vyskúšať ešte pred pokusom a zapálením ohňa, čím predídeme nežiaducemu rozprsknutiu horiaceho liehu.
Ak máme kôš bezpečne upevnený v strede rotačnej podložky, umiestnime do jeho stredu misku. Aj tú odporúčame uchytiť k podkladu aspoň páskou. Do misky vložíme vatu, ktorú polejeme liehom. Takto pevne uloženú misku s liehom zapálime a kôš pomocou podložky roztočíme.
Pozorovanie
Hneď po vzplanutí môžeme pozorovať oheň zapálený v miske. Sledujeme, do akej výšky vyšľahujú plamene a akou farbu horí. Po roztočení podložky pozorujeme jednak zmenu farby ohňa, ale aj výšku plameňov, ktorá výrazne narastie. Plamene pri horení vytvárajú špirálu, tzv. firenado (ohňové tornádo).
Vysvetlenie
Už sme zistili, že na tvorbu ohnivého tornáda potrebujeme nielen zdroj ohňa a rotáciu, ale aj rotujúcu mriežku odpadového koša. Mriežka so sebou pri roztočení strháva prúd vzduchu. Vytvára sa vzduchový vír, ktorý so sebou strháva plamene ohňa a ženie ich do veľkých výšok.
V prírode
Vzdušný vír v tvare špirály modeluje stúpajúci suchý horúci vzduch. Ako sa otáča, zbiera zo zeme žeravé uhlíky, suché konáre, trávu či iné horľavé materiály, takže vytvorí ohnivú vežu. Niektoré veže dosahujú aj viac ako 100 metrov a pohybujú sa rýchlosťou 10 km/h. Vďaka rotácii má oheň nielen zdroj horenia, ale aj prísun kyslíka, takže je výdatne podporovaný.
Ohňovú búrku umožňuje tzv. komínový efekt pri požiaroch s veľkou súvislou plochou ohňa, pri ktorom vzniká množstvo tepla aj infračerveného tepelného žiarenia. Ohriaty vzduch stúpajúci nahor spôsobuje silné satie čerstvého vzduchu smerom k ohňu. Tým vzniká kladná spätná väzba – masívne nasávanie čerstvého kyslíka do miesta horenia zosilňuje intenzitu ohňa a ten zasa zosilňuje prísun čerstvého vzduchu (a s ním aj kyslíka). Výsledkom je silný vietor a následne ohňové tornádo.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
