Древесный уголь

Если топить дровами без доступа кислорода, получится древесный уголь.

Древесный уголь представляет собой легкий черный остаток, состоящий из углерода и любой оставшейся золы, полученный путем удаления воды и других летучих компонентов из веществ животного и растительного происхождения. Древесный уголь обычно получают путем медленного пиролиза — нагревания древесины или других веществ в отсутствие кислорода (см. уголь и биоуголь).

Это также приведет к уменьшению объема, а это означает, что ваша космическая станция, скорее всего, больше не будет герметичной из-за растрескивания поверхности. Вы вполне можете начать пожар внутри, как только тепло проникнет в богатое кислородом внутреннее пространство. Это может вызвать быстрое разрушение слоя древесины/угля и последующую потерю герметичности.

Вероятно, самым простым способом добавить тепло было бы использование лазеров. Будь проще.

Это обуглится .

...разложение древесины при нагревании до температуры 450°–550°С в отсутствие воздуха. Продуктами этого процесса являются газы (углекислый газ, окись углерода, метан), жидкости и твердый остаток — древесный уголь. Газообразные и жидкие продукты выделяют в виде смеси пара и газов, а при охлаждении смеси получают дистиллят. Дистиллят, в свою очередь, разделяется на пиродревесную кислоту и древесную смолу. Кислоту можно обработать с получением уксусной кислоты, метанола и других продуктов. Фракционная перегонка древесной смолы дает ингибиторы (фракция, богатая фенолами), используемые для стабилизации масел и бензинов, полученных в процессе крекинга, и флотационное масло, используемое при обогащении руд. Древесный уголь используется в производстве активированного угля, сероуглерода и других веществ. В среднем,

Чтобы нагреть его до такой температуры в вакууме, у вас действительно есть два варианта: а) какой-то луч в ИК/микроволновых частотах, например, лазер или просто параболическое зеркало возле звезды, или даже просто обычная передающая антенна .

б) огнемёт: газовоздушная смесь высокого давления, воспламеняющаяся на очень коротком расстоянии. Так как давления окружающего воздуха нет, струя очень быстро рассеется, поэтому она должна быть на очень короткой дистанции.

Имейте в виду, однако, что органические организмы, как правило, очень недолго выживают в космической среде. Древесина вашего корабля станет хрупкой в ​​течение нескольких часов и сломается в течение недели, даже если кто-то не нападет на него, а тем более, если он находится рядом с умеренно респектабельной звездой - как ни странно, почти в том же смысле, что и ваш вопрос.

Древесина начинает гореть при температуре 450°F (233°C). В космосе вся влага в древесине будет высосана космическим вакуумом. Находясь лицом к солнцу, кожа нагревается до 250°F (121°C), а на затененной стороне охлаждается до -250°F (-157°C). Некоторое растрескивание обязательно произойдет.

Я мог бы рассказать вам сценарии, в которых ваша космическая станция могла бы спонтанно взорваться, но что меня интригует, так это то, как бы вы соорудили деревянную космическую станцию? Будет ли дерево расти в космосе? Будет ли станция как-то жить? Потому что сырая древесина по-прежнему воспламеняется при температуре ниже температуры самовоспламенения такого металла, как алюминий, но выше температуры, при которой алюминий теряет свою структурную целостность, которая составляет 1112 ° F (600 ° C).

Древесина, как вы знаете, в основном состоит из углерода. Применение углерода, такого как углеродное волокно, в наиболее оптимальных условиях будет гореть при температуре 572–932 ° F (300–500 ° C), что значительно выше, чем 450 ° F для дерева.

Живая древесина означает, что ваша космическая станция будет иметь возможность исцелять себя при ударе крошечного метеорита. Это то, чего алюминий сделать не может. Он мог рассеивать тепло (сок мог отводить тепло от области) и даже расти. Это означает, что он может сделать свою кожу более толстой в некоторых областях, чтобы защитить ее от воздействия солнца, иметь возможность излечиваться от микрометеоров или содержать симбиотических насекомых или грибки, которые могут помочь улучшить ее способность к процветанию.

Древесина, как мы думаем о ней сейчас, имеет недостатки. Но у дерева есть много особенностей, которые могут сделать вашу идею действительно интригующей.

Удачи.

То, что происходит, когда вы нагреваете дрова в отсутствие кислорода, называется пиролизом :

Древесина или вообще биомасса состоит в основном из полимеров молекул сахара. При быстром нагревании в отсутствие воздуха получаются небольшие газообразные молекулы (СО, СО2, Н2, СН4 и другие легкие углеводороды), тысячи типов молекул кислородсодержащих углеводородов, которые при комнатной температуре являются жидкими, и твердая фракция угля, которую мы получаем. будет вызывать уголь, который похож на уголь или древесный уголь, но с более низкой теплотворной способностью из-за повышенного содержания кислорода.

То есть, вкратце: ваши биологические полимеры распадутся и сформируются новые, более простые молекулы; главное, конечно, чтобы не было пламени. Согласно этому другому ответу , это одинаково хорошо подходит для вакуума (вообще нет воздуха, не только кислорода); речь идет о бумаге, но в этом контексте бумага и дерево в основном одинаковы:

Бумага в основном изготавливается из целлюлозы, и при нагревании в вакууме целлюлоза подвергается процессу, называемому пиролизом. Задействованные механизмы чрезвычайно сложны.

Что касается метода, то это может быть любой подходящий тип излучения, я думаю, например, сфокусированный когерентный свет (лазер) или пиротехника, такая как термит .

Есть два способа прожечь корпус деревянной космической станции.

Во-первых, нагреть внешнюю поверхность корпуса до тех пор, пока богатая кислородом атмосфера внутри не загорится и не прогорит изнутри. Лазеры или любой мощный источник электромагнитного излучения, например, инфракрасные обогреватели, могут помочь. Я заметил, что @MattBowyer придумал аналогичную концепцию в комментариях, и я заметил ее только после написания этого. Еще один случай, когда великие умы думают одинаково.

Во-вторых, используйте резак со струей перегретого кислорода. Это прожжет себе путь сквозь древесину. Как вам это красиво и просто?

Древесина становится древесным углем, как объяснено в других ответах.

У него довольно низкая теплопроводность, примерно в 3 раза выше, чем у пенопласта, и значительно ниже, чем у дерева. Кроме того, он достаточно хорошо блокирует, например, ИК-излучение, поэтому у вас действительно будут проблемы с нагревом чего-либо, кроме поверхности.

Древесный уголь несколько хрупок, но он не просто крошится, вам нужно довольно сильное давление, чтобы заставить его рассыпаться. Так что просто нагревание не заставит его исчезнуть. Он будет сжиматься и образовывать трещины, но если появится какая-либо пыль, она все равно будет прилипать к поверхности и заполнять эти трещины благодаря электрическим зарядам и микрогравитации. Так что, прежде чем стать опасно глубокими, любые трещины заполнятся угольной пылью, у которой будет еще меньшая теплопроводность.

А углерод нелегко плавится... На самом деле он вообще не плавится, он сразу сублимируется в газ при температуре около 4000К.

Если мы предположим, что толщина деревянной стенки способна выдержать такие вещи, как микрометеориты, то преобразование некоторой толщины поверхности в древесный уголь не будет иметь большого значения для целостности стены. Если бы это было так, космическая станция уже была бы уничтожена только космической средой...

Все это означает, что вы не получите именно то, что обычно подразумевается под «нагревом». Вы справитесь, используя лазерную резку , вероятно, метод резки с испарением , потому что это единственный способ действительно удалить материал, чтобы вы могли продолжать резать глубже.

Дополнение: Если вместо нагрева вы достаточно прожигаете химикаты, то углерод будет легко вступать в реакцию практически с любым реактивным химикатом, также выделяя при этом много тепла. Это хорошо описано в других ответах. Но мое впечатление от вопроса таково, что вы не хотите сжигать дрова и таким образом производить тепло, вы хотите просто нагревать дрова (может быть, на расстоянии?).

Итак, на самом деле здесь несколько разных вопросов. Если вы приложите к корпусу прямую тепловую энергию, такую ​​​​как инфракрасный лазер, без каких-либо окислителей, в конечном итоге корпус нагреется до разрушения, поскольку частицы получают слишком много энергии, чтобы оставаться связными. В зависимости от токопроводящих свойств материала такой нагрев может привести к возникновению пожара на внутренней поверхности обогреваемого помещения. Это нагревание органики в вакууме под крышкой.

Выбор оружия зависит от желаемого результата:
Прямой нагрев, как указано выше.

Если ваши атакующие просто хотят значительно быстрее, чем прямой нагрев, им нужно использовать химическую атаку, перегрев жидкого кислорода, жидкого озона или жидкого фтора и распыление их на корпус, чтобы получить довольно мгновенные результаты, поскольку вы применяете окислитель и много энергии, чтобы поддерживать реакцию, если позже вы хотите что-то разнести на корабле, не используйте фтор, как только он начнется, он не перестанет реагировать.

Если вы хотите пробить корпус и сбросить атмосферу с минимальным сопутствующим ущербом, тогда вы используете лазер, настроенный на гораздо более высокое энергетическое состояние, и накачиваете ионизирующее излучение в виде УФ или гамма-излучения, оно все равно вызовет разрушение области корпуса. огонь до разрушения, но без такого сильного нагрева материала, что уменьшает площадь горения при выходе атмосферы. Это займет столько же или больше времени, чем прямой нагрев и гораздо больше энергии.

Вполне подойдет обычная кислородно-ацетиленовая горелка.

При резке стали два газа объединяются, образуя пламя, достаточно горячее, чтобы расплавить сталь и поднять ее до точки воспламенения.

В этот момент сталь воспламеняется в потоке кислорода. Теплоты этого сгорания достаточно, чтобы нагреть больше стали до точки воспламенения и так далее. Поток кислорода можно использовать для направления горения стали, а подачу ацетилена можно перекрыть.

Точно такой же процесс будет работать и с древесиной, за исключением того, что будут задействованы более низкие температуры, и этап плавления можно будет пропустить...

Дерево выйдет из строя.

Когда (сложное) органическое вещество подвергается воздействию высокой температуры в отсутствие кислорода или галогена (или любого окислителя в этом отношении), оно разлагается на более мелкие молекулы, поскольку большие просто не могут больше удерживать их вместе.

Я предлагаю прочитать это , чтобы лучше понять процесс. В зависимости от того, насколько реалистичным вы хотите его сохранить, вы можете поиграть с некоторыми интересными органическими соединениями. Это не так хорошо работает с металлами, но они все равно просто расплавятся при нагревании.

В дополнение к обжигу снаружи, упомянутому в других ответах, внутри станции будет гореть в зависимости от того, насколько жарко и как долго.

Хотя снаружи станции может быть другая сторона дерева и там, где применяется тепло, энергия все равно будет передаваться и может разумно воспламениться, поскольку у нее есть доступ к кислороду. *

В качестве альтернативы можно было бы поджечь окислитель, например азотную кислоту, на корпусе, и он отлично сгорит снаружи.

* До пробития корпуса или вентиляционного отверстия, после чего внутри больше не будет кислорода для горения.

Существует ряд гиперголических веществ, которые самовозгораются при контакте с органическими материалами, одним из них является хлорат калия. Есть еще один, которого я не могу найти в настоящее время, но он был описан как чрезвычайно гиперголизирующий при контакте с хлопком или учеными-испытателями.

Распыление соответствующего материала на древесину должно поджечь ее даже в вакууме, однако экстремальный холод космоса может уменьшить эффект.

Если вы хотите обычный огонь, несмотря на то, что находитесь в вакууме, атакующему нужно только поджечь окислитель (например, фосфор). Вероятно, существует множество комбинаций, которые содержат кислород и вступают в реакцию с теплом, поэтому здесь не должно быть недостатка в вариантах.

Или, возможно, немного менее практичный, огнемет, который впрыскивает кислород в струю (как некоторые методы сварки - по сути, как горелка).