Wenn Feuer schlägt, stoppt, fällt und ... singt?

Wissenschaftler wissen seit über 150 Jahren, dass Feuer mit Schallwellen gelöscht werden können, aber sie wissen immer noch nicht, wie

"Ich werfe mehr Kraft in meine Stimme, und jetzt ist die Flamme erloschen", schrieb der irische Wissenschaftler John Tyndall über seine Experimente mit Ton und Feuer im Jahr 1857. Unzählige öffentliche Demonstrationen und eine Handvoll Labortests später kämpfen die Forscher immer noch um eine genaue Bestimmung wie klingt der Ton?

Schall wandert in Wellen, die einfach nur Druckschwankungen in einem Medium sind - ob fest, flüssig oder gasförmig. Die Energie von vibrierenden Objekten, wie z. B. Lautsprechermembranen, bewegt sich in einem sich wiederholenden Muster von Hoch- und Niederdruckzonen, die wir als Schall wahrnehmen, von Teilchen zu Teilchen in der Luft. Gemäß dem idealen Gasgesetz hängen Temperatur, Druck und Volumen zusammen. Daher kann eine Abnahme des Drucks zu einer entsprechenden Abnahme der Temperatur führen, was erklären kann, wie ein Ton eine Flamme löschen kann.

Im Jahr 2004 testeten Dmitriy Plaks und einige seiner Kommilitonen an der University of West Georgia, ob Schallwellen Feuer in der Hoffnung wecken können, mit Hilfe von Flammen in einem Raumschiff Flammen zu löschen. VIDEO Sie platzierten eine Kerze in einer großen, oben ohne Kammer, an deren Wänden drei Basslautsprecher angebracht waren. Die Kerze wurde angezündet, und die kanadische Rockband Nickelback "How you remember me" wurde durch die Subwoofer gepumpt. Innerhalb von etwa 10 Sekunden, nachdem der Song eine tiefe Note getroffen hatte, war die Flamme aus den 2005 veröffentlichten Ergebnissen Die Zeitschrift der Akustischen Gesellschaft von Amerika.

"Wir wissen nicht genau, was los ist", sagt Plaks, jetzt Student am Georgia Institute of Technology.

Der Physiker James Espinosa vom Rhodes College in Memphis, Tennessee, ein ehemaliger Berater des Studententeams, stellt fest, dass der Kerze nicht genug Sauerstoff für die Flamme zur Verfügung stand, weil die Kammer groß und für die Luft offen war. Er glaubt auch nicht, dass der Wind, der tatsächlich die warme Luft um die Kerze mit kühlerer Luft verdrängen würde, das Feuer gelöscht hätte, obwohl dies nur hochauflösende Wärmebilder hätten nachweisen können.

Es gibt ein anderes Anzeichen dafür, dass das Feuer nicht durch den Wind gelöscht wurde: die Frequenz (die Zeit, die für nachfolgende Spitzen einer Schallwelle benötigt wird, um einen festen Punkt zu passieren). "Es gibt eine besondere Häufigkeit, bei der eine Kerzenflamme erlischt", bemerkt Espinosa. Die Studenten testeten einen Frequenzbereich von fünf bis mehreren hundert Hertz. Sie fanden heraus, dass der effektive Bereich im Bereich des menschlichen Gehörs zwischen 40 und 50 Hertz lag.

Plaks vermutet, dass der durch die Schallwelle erzeugte Druckabfall die Flamme löschte. Gary Ruff, Projektmanager für Brandbekämpfungstechnologien im Glenn Research Center der NASA in Cleveland, stimmt dem zu: Wenn der Unterschied zwischen dem Hochdruckpeak und dem Tiefdruck-Tief in der Schallwelle groß genug wäre, würde die Flamme erlöschen.

Eine solche akustische Brandbekämpfung könnte sich im Weltraum als nützlich erweisen, schlägt Espinosa vor. "Wasser und giftige Gase nicht verwenden zu müssen, ist ein großer Vorteil" für Raumschiffe, sagt er. Ruff und die NASA sind sich jedoch nicht einig: Die Erzeugung der Schallwellen zum Löschen eines Feuers würde Elektrizität erfordern, und Astronauten müssten auch in der Lage sein, die Flammen zu sehen, um Schallwellen auf sie zu richten. "Wir suchen nach einem sehr zuverlässigen Stand-Alone-System", sagt Ruff, zum Beispiel chemische Löscher.

Trotzdem wird Espinosa im nächsten Sommer versuchen, eine größere Flamme mit einem kleineren Lautsprechersystem zu löschen. Anstatt die Vibrationsmembran eines Subwoofers zu verwenden, plant er die Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens (Strom, der zwischen zwei Elektroden durch die Luft fließt), wie er zum Schweißen verwendet wird. Dieser Funke erzeugt eine Stoßwelle, die mit einem akustischen Horn fokussiert werden kann, so dass eine Reihe solcher Wellen auf das Feuer gerichtet werden kann.

Ein solches System könnte sich hier auf der Erde als nützlich erweisen, um Feuer an Orten zu löschen, an denen der Inhalt durch Sprinklersysteme mit Wasser beschädigt werden könnte, so Espinosa. Dazu gehören Museen, in denen wertvolle Kunstwerke untergebracht sind, oder Zentren mit Datenservern oder anderen elektrischen Geräten. "Mit Ton werden Metallstücke geschnitten, Nierensteine ​​zerstört", fügt er hinzu. "Es kann mehr tun, als von den Leuten gebilligt wird", einschließlich der Feuerwehr.

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