Holzkohle

Wenn man Holz ohne Sauerstoff erhitzt, erhält man Holzkohle.

Holzkohle ist ein leichter, schwarzer Rückstand, bestehend aus Kohlenstoff und eventuell verbleibender Asche, der durch Entfernen von Wasser und anderen flüchtigen Bestandteilen aus tierischen und pflanzlichen Substanzen gewonnen wird. Holzkohle wird normalerweise durch langsame Pyrolyse hergestellt – das Erhitzen von Holz oder anderen Substanzen in Abwesenheit von Sauerstoff (siehe Holzkohle und Pflanzenkohle).

Dies führt auch zu einer Verringerung des Volumens, was bedeutet, dass Ihre Raumstation aufgrund von Oberflächenrissen höchstwahrscheinlich nicht mehr luftdicht ist. Sie können im Inneren Feuer entfachen, sobald die Hitze in das sauerstoffreiche Innere vordringt. Dies würde ein schnelles Versagen der Holz-/Holzkohleschicht und einen anschließenden Verlust des Druckhaltevermögens verursachen.

Der einfachste Weg, Wärme hinzuzufügen, wäre wahrscheinlich die Verwendung von Lasern. Halte es einfach.

Es wird char .

...die Zersetzung von Holz durch Erhitzen auf eine Temperatur von 450°–550°C unter Luftabschluss. Die Produkte dieses Prozesses sind Gase (Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan), Flüssigkeiten und ein fester Rückstand – Holzkohle. Die gasförmigen und flüssigen Produkte scheiden sich als Gemisch aus Dampf und Gasen ab, und beim Abkühlen des Gemischs wird ein Destillat erhalten. Das Destillat wiederum trennt sich in Pyrollignsäure und Holzteer. Die Säure kann behandelt werden, um Essigsäure, Methanol und andere Produkte zu ergeben. Die fraktionierte Destillation des Holzteers liefert Inhibitoren (die phenolreiche Fraktion), die zur Stabilisierung der beim Crackverfahren gewonnenen Öle und Benzine verwendet werden, sowie Flotationsöl, das bei der Erzbehandlung verwendet wird. Die Holzkohle wird zur Herstellung von Aktivkohle, Schwefelkohlenstoff und anderen Stoffen verwendet. Im Durchschnitt,

Um es im Vakuum auf diese Temperatur zu erhitzen, haben Sie eigentlich zwei Möglichkeiten: a) eine Art Strahl bei IR-/Mikrowellenfrequenzen, z. B. einen Laser oder einfach einen Parabolspiegel in der Nähe eines Sterns, oder sogar einfach eine normale Sendeantenne .

b) ein Flammenwerfer: Hochdruck-Gas-Luft-Gemisch, gezündet auf sehr kurze Distanz. Da es keinen Umgebungsluftdruck gibt, wird sich der Strahl sehr schnell ausbreiten, also muss er auf sehr kurze Reichweite kommen.

Denken Sie jedoch daran, dass organische Stoffe in einer Weltraumumgebung in der Regel nur eine sehr kurze Überlebenszeit haben. Das Holz Ihres Schiffes wird innerhalb von Stunden spröde und zerbricht innerhalb einer Woche, auch ohne dass jemand es angreift, weniger, wenn es sich in der Nähe eines mäßig respektablen Sterns befindet - seltsamerweise auf fast genau die Weise, die Ihre Frage stellt.

Holz beginnt bei 450°F (233°C) zu brennen. Im Weltraum wird die gesamte Feuchtigkeit im Holz durch das Vakuum des Weltraums herausgesaugt. Wenn Sie der Sonne zugewandt sind, erwärmt sich die Haut auf 250 °F (121 °C) und auf der schattigen Seite kühlt sie auf -250 °F (-157 °C) ab. Einige Risse werden definitiv auftreten.

Ich könnte Ihnen Szenarien erzählen, in denen Ihre Raumstation spontan in Flammen aufgehen würde, aber was mich fasziniert, ist, wie Sie eine Raumstation aus Holz abreißen würden? Würde das Holz im Weltraum wachsen? Würde die Station irgendwie am Leben sein? Denn grünes Holz würde sich immer noch unterhalb der Selbstentzündungstemperatur eines Metalls wie Aluminium entzünden, aber oberhalb der Temperatur, bei der Aluminium seine strukturelle Integrität verliert, die 600 °C (1112 °F) beträgt.

Wie Sie wissen, besteht Holz hauptsächlich aus Kohlenstoff. Eine Anwendung von Kohle wie Kohlefaser brennt unter den optimalsten Bedingungen bei 572-932°F (300°-500°C), was eine wesentlich höhere Temperatur ist als die 450°F für Holz.

Lebendes Holz bedeutet, dass Ihre Raumstation die Fähigkeit hätte, sich selbst zu heilen, wenn ein winziger Meteor einschlägt. Das ist etwas, was Aluminium nicht kann. Es könnte Wärme verteilen (Saft könnte Wärme von einem Bereich wegziehen) und sogar wachsen. Das bedeutet, dass es seine Haut in einigen Bereichen dicker machen könnte, um es vor Sonneneinstrahlung zu schützen, in der Lage zu sein, von Mikrometeoriten zu heilen oder symbiotische Insekten oder Pilze zu haben, die helfen könnten, seine Gedeihsfähigkeit zu verbessern.

Holz, wie wir es uns heute vorstellen, hat Nachteile. Aber Holz hat viele Eigenschaften, die Ihre Idee wirklich faszinierend machen könnten.

Viel Glück.

Was passiert, wenn Sie Holz in Abwesenheit von Sauerstoff erhitzen, ist Pyrolyse :

Holz oder allgemein Biomasse besteht hauptsächlich aus Polymeren von Zuckermolekülen. Wenn es ohne Luft schnell erhitzt wird, erhalten Sie einige kleine gasförmige Moleküle (CO, CO2, H2, CH4 und andere leichte Kohlenwasserstoffe), Tausende von Arten von sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffmolekülen, die bei Raumtemperatur flüssig sind, und eine feste Kohlefraktion we bezeichnet Holzkohle, die Kohle oder Holzkohle ähnelt, jedoch aufgrund des erhöhten Sauerstoffgehalts einen niedrigeren Heizwert aufweist.

Kurz gesagt: Ihre biologischen Polymere werden aufbrechen und neue, einfachere Moleküle werden gebildet; Hauptsache natürlich keine Flammen. Laut dieser anderen Antwort gilt dies ebenso für ein Vakuum (überhaupt keine Luft, nicht nur kein Sauerstoff); Es geht um Papier, aber Papier und Holz sind in diesem Zusammenhang im Grunde dasselbe:

Papier wird hauptsächlich aus Zellulose hergestellt, und wenn Zellulose im Vakuum erhitzt wird, durchläuft sie einen Prozess namens Pyrolyse. Die beteiligten Mechanismen sind enorm kompliziert.

Was die Methode betrifft, könnte es sich um jede geeignete Art von Strahlung handeln, denke ich, wie fokussiertes kohärentes Licht (ein Laser) oder Pyrotechnik wie Thermit .

Es gibt zwei Möglichkeiten, den Rumpf einer hölzernen Raumstation zu durchbrennen.

Erstens, erhitzen Sie die Außenfläche des Rumpfes, bis die sauerstoffreiche Atmosphäre in seinem Inneren Feuer fängt und von innen durchbrennt. Laser oder jede starke Quelle elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel Infrarotstrahler, können den Trick machen, den ich feststelle, @MattBowyer hat in Kommentaren ein ähnliches Konzept entwickelt, das mir erst aufgefallen ist, nachdem ich dies geschrieben habe. Ein weiterer Fall von großen Köpfen, die gleich denken.

Zweitens: Verwenden Sie einen Schneidbrenner mit einem Strahl aus überhitztem Sauerstoff. Das brennt sich durch Holz. Wie ist das schön und einfach?

Holz wird zu Holzkohle, wie in anderen Antworten erklärt.

Es hat eine ziemlich niedrige Wärmeleitfähigkeit, etwa dreimal höher als Styropor und viel niedriger als Holz. Außerdem blockiert es zum Beispiel IR-Strahlung ziemlich gut, so dass Sie wirklich Probleme haben werden, alles außer der Oberfläche zu erhitzen.

Holzkohle ist etwas spröde, aber sie bröckelt nicht einfach, man braucht ziemlich viel Druck, um sie zu bröckeln. Nur durch Erhitzen wird es also nicht verschwinden. Es wird schrumpfen und Risse entwickeln, aber wenn Staub auftaucht, bleibt er dank elektrischer Ladungen und Mikrogravitation immer noch an der Oberfläche haften und füllt diese Risse. Bevor sie also gefährlich tief werden, füllen sich Risse mit Kohlenstoffstaub, der eine noch geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Und Kohlenstoff schmilzt nicht leicht ... Tatsächlich schmilzt es überhaupt nicht, es sublimiert bei etwa 4000 K direkt in ein Gas.

Wenn wir davon ausgehen, dass eine Holzwanddicke Material wie Mikrometeoriten standhalten kann, dann wird eine gewisse Dicke der Oberfläche, die in Holzkohle umgewandelt wird, keinen großen Unterschied für die Wandintegrität machen. Wenn dies der Fall wäre, wäre die Raumstation bereits durch die Weltraumumgebung zerstört ...

Was dies alles bedeutet, ist, dass Sie mit dem, was normalerweise mit "Heizen" genau gemeint ist, nicht durchkommen. Sie werden mit dem Laserschneiden durchkommen , wahrscheinlich mit der Verdampfungsschneidmethode , da nur so das Material tatsächlich entfernt wird, damit Sie tiefer schneiden können.

Nachtrag: Wenn Sie anstelle des Erhitzens mit dem Durchbrennen mit Chemikalien zufrieden sind, reagiert Kohlenstoff bereitwillig mit praktisch jeder reaktiven Chemikalie und erzeugt dabei auch viel Wärme. Dies wird in anderen Antworten gut behandelt. Aber mein Eindruck aus der Frage ist, Sie wollen das Holz nicht verbrennen und auf diese Weise die Wärme erzeugen, Sie wollen nur das Holz erhitzen (vielleicht aus der Ferne?).

Richtig, also gibt es hier eigentlich mehrere verschiedene Fragen. Wenn Sie direkte thermische Energie, wie z. B. einen Infrarotlaser, ohne Oxidationsmittel auf die Hülle anwenden, wird die Hülle schließlich erhitzt, um zu brechen, da die Partikel zu viel Energie gewinnen, um kohäsiv zu bleiben. Abhängig von den leitfähigen Eigenschaften des Materials kann eine solche Erwärmung zum Ausbruch eines Feuers auf der Innenseite des zu erwärmenden Bereichs führen. Das Erhitzen von organischen Stoffen in einem Vakuum bedeckt.

Die Wahl der Waffe hängt vom gewünschten Ergebnis ab:
Direkte Hitze wie oben.

Wenn Ihre Angreifer nur wesentlich schneller als durch direktes Erhitzen eindringen wollen, müssen sie einen chemischen Angriff verwenden. Das Überhitzen von flüssigem Sauerstoff, flüssigem Ozon oder flüssigem Fluor und das Besprühen der Hülle damit würde ziemlich sofortige Ergebnisse erzielen, wenn Sie ein Oxidationsmittel auftragen und viel Energie, um die Reaktion am Laufen zu halten, wenn Sie später etwas vom Schiff zerstören wollen, verwenden Sie das Fluor nicht, sobald es beginnt, hört es nicht auf zu reagieren.

Wenn Sie den Rumpf durchschlagen und die Atmosphäre mit minimalen Kollateralschäden entleeren möchten, verwenden Sie einen Laser, der auf einen viel höheren Energiezustand eingestellt ist, und pumpen ionisierende Strahlung in Form von UV oder Gamma ein, wodurch der Rumpfbereich immer noch darunter leidet Feuer bis zum Bruch, aber ohne so viel Erwärmung des Materials, wodurch der Bereich reduziert wird, der brennt, wenn die Atmosphäre entweicht. Dies dauert genauso lange oder länger als direktes Erhitzen und viel mehr Strom.

Ein gewöhnlicher Acetylen-Sauerstoffbrenner reicht ganz gut aus.

Beim Schneiden von Stahl werden die beiden Gase kombiniert, um eine Flamme zu bilden, die heiß genug ist, um den Stahl zu schmelzen und ihn auf seinen Entzündungspunkt zu bringen.

An seiner Stelle entzündet sich der Stahl im Sauerstoffstrom. Die Hitze dieser Verbrennung reicht aus, um mehr Stahl bis zum Zündpunkt zu erhitzen, und so weiter. Der Sauerstoffstrom kann verwendet werden, um den Weg des Stahlbrennens zu lenken, und das Acetylen kann abgesperrt werden.

Genau das gleiche Verfahren würde für Holz funktionieren, außer dass niedrigere Temperaturen beteiligt wären und der Schmelzschritt übersprungen werden könnte ...

Das Holz wird versagen.

Wenn (komplexes) organisches Material in Abwesenheit von Sauerstoff oder Halogen (oder einem Oxidationsmittel für diese Angelegenheit) hohen Temperaturen ausgesetzt wird, zerfällt es in kleinere Moleküle, da die großen es einfach nicht mehr zusammenhalten können.

Ich schlage vor, dies zu lesen , um mehr Einblick in den Prozess zu erhalten. Je nachdem, wie realistisch Sie es halten möchten, können Sie mit einigen interessanten organischen Verbindungen herumspielen. Dies funktioniert zwar nicht so gut für Metalle, aber diese schmelzen einfach, wenn sie erhitzt werden.

Zusätzlich zu der in den anderen Antworten erwähnten äußeren Verkohlung brennt das Innere der Station je nachdem, wie heiß und wie lange.

Obwohl die Außenseite der Station die andere Seite des Holzes sein kann und wo die Wärme angewendet wird, wird die Energie dennoch übertragen und kann sich vernünftigerweise entzünden, da sie Zugang zu Sauerstoff hat.*

Alternativ könnte man ein Oxidationsmittel, zB Salpetersäure, auf den Rumpf feuern, und es brennt außen perfekt.

*Bis zu einem Rumpfbruch oder einer Entlüftung, an der das Innere keinen Sauerstoff mehr zum Brennen hat

Es gibt eine Reihe hypergolischer Substanzen, die sich bei Kontakt mit organischen Materialien spontan entzünden, Kaliumchlorat ist eine davon. Es gibt noch eine andere, die ich derzeit nicht finden kann, die jedoch als extrem hypergolisch im Kontakt mit Baumwolle oder Testwissenschaftlern beschrieben wurde.

Das Aufsprühen eines geeigneten Materials auf das Holz sollte es selbst im Vakuum entzünden, jedoch könnte die extreme Kälte des Weltraums die Wirkung verringern.

Wenn Sie trotz Vakuum ein konventionelles Feuer wollen, muss der Angreifer nur ein Oxidationsmittel (z. B. Phosphor) entzünden. Wahrscheinlich gibt es zahlreiche Kombinationen, die Sauerstoff enthalten und mit Wärme reagieren, daher sollte es hier nicht an Optionen mangeln.

Oder, vielleicht etwas weniger praktisch, ein Flammenwerfer, der Sauerstoff in den Strahl injiziert (wie einige Schweißtechniken - also im Wesentlichen wie eine Fackel).