Descoperirea focului

Cu circa 2 milioane jumatate de ani in urma, australopitecii au dat prima notiune de constientizare a existentei speciei umane: homo habilis. Doua caracteristici faceau 'umana specia noastra: -constructia si folosirea in mod sistematic a cioatelor de lemn si a altor obiecte, -posedarea unui limbaj rudimentar putand astfel sa transmita impresii semenilor din jur Imbunatatirile tehnice ale homo abilis in comparatie cu australopitecii au permis constructia de unelte ofensive mai eficace si au favorizat astfel imbunatatirea tehnicilor de vanatoare.O consecinta importanta a acestui fapt a fost schimbarea alimentatiei, printr-o trecere de la o dieta vegetariana la una omnivora. Acum era momentul sa inceapa raportarea speciei noastre la elementul FOC. Initial viziunea asupra focului reprezenta o mare teroare. Nu era doar inspaimantatoarea forta destructiva capabila sa devoreze paduri intregi, dar chiar si modul in care acesta prindea viata. Fulgerul lumina imprejurimile, tunetul inspaimanta somnul lor deja tulburat de ragetele feroce ale animalelor de prada; vulcanii revarsau lava si jaratec facand sa tremure pamantul. In consecinta, cei mai curajosi, impinsi de curiozitatea care anima mereu mintea lor, au invins teama flacarilor si s-au apropiat de acestea.Au descoperit ca acea mica flacara consuma lent fragila ramurica pe care ei o apropiau de aceasta luminind in jur. Astfel, aprinzand de la una la alta aceste ramurele, au descoperit ca tenebrele pesteri intunecate nu sunt atat de inspaimantatoare daca sunt luminate, iar noaptea trece mai usor. A inceput astfel era in care specia umana folosea pentru un timp mai indelungat aceleasi adaposturi, intrucat focul le oferea caldura si lumina. Totodata au format grupuri si au organizat mai bine vanatoarea, au inceput sa imbunatateasca conditiile de viata din pesteri prin constructia de pereti. Toate acestea au impins la domesticirea focului, probabil pentru prima data in Africa, circa acum 1000000 de ani, in timp ce in Asia si Europa folosirea focului a fost posibila acum circa 500000 de ani in urma. Succesiv oamenii au inteles ca batand doua pietre intre ele sau frecand puternic un bat intre alte ramuri uscate se pot produce scantei care pot aprinde focul. Numeroase sunt avantajele in evolutia omului prin aceste descoperiri care au determinat schimbarea modului de viata:alungarea bestiilor, incalzirea si iluminarea cavernelor, pregatirea hranei si consumul acesteia in jurul focarului facilitand instaurarea legaturilor familiare. In jurul focului au aparut primele povestiri despre evenimentelor din timpul vanatorilor, fapte gesticulate si insotite de sunete articulate fundamentale pentru aparitia amicitiei si pentru a transmite experiente intre adulti si copii. Se naste in jurul focului prima forma de educatie, apar modificari ale fizicului uman-mandibula mai puternica. Cu ajutorul focului omul s-a indreptat catre alte tinuturi mai reci, afundandu-se in tinuturile Asiei si Europei si gasind cai de acomodare in regiunile respective.

Focul-notiuni generale

Focul reprezinta fenomenul care se creeaza prin arderea substantelor inflamabile, generand caldura si lumina. Caloria se defineste ca fiind cantitatea de caldura consumata pentru ridicarea temperaturii cu un grad Celsius a unui gram de apa cu temperatura de 14,5 grade Celsius in aceleasi conditii de presiune (1 atmosfera) 1 kcalorie este echivalenta cu 4186 jouli si pentru ca 1Wh (wattora) echivaleaza cu 3600 jouli rezulta ca 1Wh=3600/4186 Kcal=0,86 Kcal. Deci 1kw=860kcal/h. Caldura e o marime fizica a carei temperatura se masoara cu termometrul.Punctele de referinta pentru calcule sunt fusiunea ghetii care se produce la 0 grade Celsius si fierberea apei care se produce la 100 grade Celsius. Din experimente se decsopera ca mentinand constanta presiunea, un gaz incalzit isi mareste volumul. Astfel, masurand volumul unui gaz la 0 grade si masurand din nou la 100 grade se gaseste urmatoarea formula:V=Vo+(100/273)Vo, unde Vo reprezinta volumul gazului la temperatura de inghet al apei iar V reprezinta volumul gazului la temperatura de fierbere a apei. Temperatura nu poate cobori sub limita inferioara de -273 grade C, punct care se numeste temperatura zero absolut. La aceasta temperatura volumul gazului se anuleaza. La zero absolut se defineste scara de temperatura Kelvin (K) unde 273 grade Kelvin corespund cu zero grade C.

Combustia

Reprezinta reactia chimica dintre un combustibil si oxigen, care produce caldura si elibereaza bioxid/monoxid de carbon. Combustia ideala este C + O2=CO2 + caldura Combustia reala este C + 1/2O2=CO + caldura In semineele care folosesc combustia dubla se trimite in partea superioara a focarului un aport suplimentar de oxigen, care reaprinde vioi flacara. Beneficiile sunt considerabile: un randament termic sporit, consum redus de combustibil, fum mai curat si astfel emisii reduse de monoxid de carbon-nociv pentru mediu. Post-combustia nu se realizeaza spontan, ci doar in semineele ai caror focare au fost proiectate in acest sens si unde oxigenul secundar trebuie sa parcurga un traseu de preincalzire si sa intre in focar la o inaltime bine calculata-acolo unde trebuie sa intalneasca monoxidul de carbon creat de arderea primara. Vizual acest fenemen se observa prin geamul focarului astfel: deasupra flacarii principale se creeaza valatuci vioi de foc.

Transmiterea caldurii

In general caldura se transmite prin trei moduri: Convectie, Conductie si Iradiere Convectia e datorata miscarii unui fluid care extrage energia termica pentru a o transfera ambientului sau altor corpuri. cantitatea de caldura pe care un corp o poate transmite fluidului inconjurator in unitatea de timp e proportionala cu suprafata de transmitere si cu diferenta de temperatura dintre corpul emitent si fluidul inconjurator, sub anumiti coeficienti corectori care depind de mai multi factori. Conductia este transmiterea caldurii care se produce in interiorul unui corp fara a fi necesara miscarea partilor care schimba caldura. Iradierea este caldura transmisa prin intermediul undelor. Calculul iradierii nu este simplu deoarece se tine cont de multi factori printre care constanta Planck, legea Stefan/Boltzmann, etc.

Puteri calorice ale lemnului (kcal/kg)

Plopul 4022 Fagul 4578 Bradul 4588-nu e recomandat deoarece contine substante rasinoase care murdaresc foarte repede cosul de fum Frasin 4660 Castanul 4731 Carpen/stejar 4925

Cum se transfera caldura?

CUM SE TRANSFERA CALDURA? Simplificând lucrurile, în explicarea transferului de căldură ne vom folosi de câteva noţiuni: temperatura, mişcarea căldurii, energia termică (căldura) şi radiaţia infraroşie. Temperatura este cantitatea de energie termică a unui material, măsura energiei cinetice medii a acestuia rezultate din mişcarea atomilor şi moleculelor constituente. Radiaţia infraroşie reprezintă regiunea spectrului electromagnetic cu lungimi de undă între 0,7 şi 300 µm. Mişcarea căldurii este mişcarea energiei termice dintr-un loc în altul ori, mai tehnic spus, schimbul energiei interne (energie asociată mişcării particulelor) dintre sistemele implicate în schimbul de căldură. Căldura are tendinţa de a se muta dintr-un un loc mai cald către unul mai rece. Aşa se face, de exemplu, că masele de aer se mişcă dintr-o zonă în alta, formând vânturi puternice uneori, când diferenţa de temperatură este mare. Transferul căldurii se face în trei feluri: radiaţie, convecţie şi conducţie. La nivel microscopic, energia termică (căldura) înseamnă energia cinetică a particulelor unui material. Cu cât este mai mare agitaţia termică (vibraţia şi mişcarea liniară a particulelor), cu atât este mai ridicată temperatura. Întrucât căldura este o formă de energie, este măsurată în Jouli. • 1 Joule = 1 N*m = 1 kg m/s2 * m • 1 calorie este echivalentul energiei necesare pentru a ridica temperatura unui gram de apă distilată de la 19,5 la 20,5 °C. • 1 calorie = 4.186 Jouli • 1 Calorie mare = 1000 calorii Atomii şi moleculele se află în continuă mişcare. În lichide şi gaze, atomii se mişcă foarte rapid, lovindu-se unii de alţii şi de marginile containerului în care află; în plus, ei vibrează. În solide atomii nu se prea pot mişca, fiind prinşi în structura matriceală specifică fiecărui tip de solid, dar în schimb vibrează. Obiectele emit radiaţie când electroni cu energie superioară de pe un nivel atomic superior cad pe un nivel de energie inferior. Pierderea de energie se face prin emisie de fotoni, vehicule ale radiaţiei electromagnetice. De asemenea, atomii absorb energie, electronii încep să se mişte mai repede şi uneori urcă pe niveluri superioare. Toate obiectele emit ori absorb radiaţie. Dacă emisia de energie este mai mare decât absorbţia de energie, temperatura obiectului scade, iar dacă emisia este inferioară absorbţiei, temperatura obiectului creşte. Radiaţia Transferul prin intermediul radiaţiei electromagnetice are loc atunci când căldura se transmite de la un corp la altul fără ca cele două corpuri să se atingă. O plită încinsă ori un foc vă încălzesc mâna fără a fi nevoie să atingeţi plita ori să o băgaţi în foc. Unde electromagnetice nevăzute, mare parte din gama undelor infraroşii, poartă căldura de la plită către dumneavoastră. Mâna dumneavoastră absoarbe radiaţia şi, în consecinţă, se încălzeşte. Toate materialele radiază energie termică în cantităţi determinate de căldura lor (Dispozitivele de vedere pe timp de noapte, bazate pe detectarea căldurii radiate de corpul uman, nu emit, ci doar recepţionează radiaţia infraroşie şi o transformă în radiaţie din spectrul vizibil). Energia termică este, în acest caz, transportată de fotoni, vehicule ale radiaţiei electromagnetice de orice frecvenţă. Dacă temperaturile a două corpuri sunt identice, schimbul de căldură nu mai are loc, instaurându-se o stare de echilibru termic. Unde întâlnim acest tip de transfer de căldură? • Soarele încălzeşte Pământul prin intermediul radiaţiei solare • Un bec cu incandescenţă radiază căldură • Focul emite unde electromagnetice prin intermediul cărora ne încălzim. Desigur, clasificarea transferului căldurii indicată mai sus nu înseamnă că în natură vom găsi ori transfer prin radiaţie, ori prin conducţie, ori prin convecţie. Conducţia Conducţia este transferul căldurii dintre două materiale care intră în contact unul cu celălalt. Energia cinetică moleculară a unui material (zone dintr-un material) se transferă unui alt material (zone din acesta) cu energie cinetică mai mică prin intermediul coliziunilor particulelor constituente. Această modalitate este cel mai important tip de transfer pentru solide. De pildă, dacă îndrăzniţi să puneţi mâna pe plita încinsă, transferul de căldură va avea loc foarte rapid, din cauza diferenţei mari de temperatură dintre plită şi mână şi, în funcţie de temperatura plitei, veţi suferi în consecinţă. De asemenea, în felul acesta puteţi explica de ce mânerul ibricului cu care faceţi ceaiul de dimineaţă, dacă nu este făcut dintr-un material cu indice scăzut de conductibilitate termică ori nu este izolat termic, se va încălzi repede şi veţi avea nevoie de un prosop pentru a ridica ibricul de pe aragaz. În acest caz, atomii mânerului intră într-o stare de vibraţie, pe care, prin coliziune, o transferă grabnic atomilor vecini. Unele substanţe sunt bune conducătoare de căldură, ca de exemplu: argintul, oţelul, fierul, cuprul, pe când altele sunt buni izolatori, ca lemnul, hârtia ori aerul. Convecţia Convecţia căldurii reprezintă mişcarea naturală a căldurii; acest tip de transfer se aplică gazelor ori fluidelor. După cum sigur aţi observat în propria locuinţă, aerul cald, mai puţin dens, are tendinţa de a se ridica, iar cel rece de a coborî. Acest principiu este ilustrat, bunăoară, de funcţionarea unui cuptor, unde aerul este încălzit de arzător, pentru a urca apoi în partea superioară a cuptorului, unde se răceşte, coboară iarăși, iar ciclul continuă până când mâncarea este gata. Convecţia este cea care coordonează mişcarea unui lichid într-un ibric, de pildă. În timp ce flacăra aragazului acţionează asupra fundului ibricului, apa se încălzeşte, agitaţia internă devine vizibilă cu ochiul liber şi creşte în volum, în timp ce apa mai rece şi mai densă de la suprafaţă coboară, urmând acelaşi ciclu pe care l-am descris mai sus în cazul aerului din interiorul unui cuptor. Unde întâlnim convecţia? • Un balon cu aer funcţionează după principiul conform căruia aerul cald este mai uşor decât aerul rece • Într-o sobă cu lemne ori cărbuni • Curenţii de aer respectă principiul convecţiei • Mişcarea aerului din propria locuinţă • Mişcarea apei dintr-un vas aflat pe aragaz, la încălzit.