Наука Гарри Поттера. Завораживающие знания, лежащие в основе магии, гаджетов, зелий и многого другого - Джон Чейз

активность, к волнующим технологиям перетирания палочек и высекания искры из камня. Теперь мы можем просто использовать спички или зажигалку, но древним людям эти устройства показались бы такими же волшебными, как возгласы «Инсендио!» или «Лакарнум Инфламаре!», после которых пламя вылетает из кончика волшебной палочки. Как же волшебник мог создать огненный шар с помощью своей палочки?Рецепт для горения

Как уже говорилось, огонь – это результат химической реакции, при которой выделяются тепло и свет. То есть горение является экзотермической реакцией – процессом, связанным с выделением тепла.

Создание огня на Земле в общем случае требует наличия трех ингредиентов: топлива, тепла и кислорода, который, к счастью, составляет 21 % воздуха, которым мы дышим. Их обычно называют пожарным треугольником. Если какая-либо из составляющих отсутствует, возгорания не произойдет. Итак, чтобы успешно вызвать пламя из волшебной палочки, в наличии должны быть все три части пожарного треугольника. Поскольку действие поттерианы происходит на Земле, с кислородной частью особых проблем нет. Хотя если в помещении очень мало или совсем нет свободного кислорода, палочке потребуется собственный окислитель, как ракетам в космосе. Топливо, которое они используют, включает окислитель, позволяющий обеспечить горение в космическом вакууме, невзирая на отсутствие кислорода. Но мы все же будем рассматривать только среды, где достаточно кислорода, и весь фокус в том, чтобы придумать, как создать горение с помощью палочки.

Огненные палочки

Волшебная палочка является для владельца способом направлять свою магическую энергию. Каждая из них сделана из определенного сорта дерева и содержит магическую сердцевину, влияющую на поведение палочки. Но как она может манипулировать кислородом, топливом и теплом, чтобы создать огонь?

В мире маглов самым распространенным способом получения пламени являются зажигалки, существующие в различных вариантах уже более века. Они работают за счет воспламенения топлива в присутствии кислорода. Нетрудно придать зажигалке форму палочки; например, зажигалки для барбекю уже достаточно длинные, реально существуют и продукты, описываемые как палочные зажигалки. Конечно, палочка умеет гораздо больше, чем просто разжигать пламя, поэтому заполнение ее жидкостью для зажигалок, такой как бутан или бензин, причнит слишком много ущерба другим функциям. Хотя и это уже что-то.

Если вы возьмете прозрачную одноразовую зажигалку, то увидите, что внутри содержится жидкое топливо. Эта жидкость – просто газ под большим давлением. Как правило, газы превращаются в жидкость при сильном сжатии или охлаждении, а дальнейшее понижение температуры приведет к их замерзанию до твердого вещества. Топливо будет занимать меньше места в жидком или твердом виде, поэтому любую его разновидность, предназначенную для волшебной палочки, более эффективно будет хранить в одном из этих состояний.

Мы окружены разнообразными видами топлива во всех возможных агрегатных состояниях. Твердое топливо включает уголь и древесину, хотя на самом деле они не отвечают непосредственно за создание пламени. Когда эти материалы становятся достаточно горячими, то происходит реакция, называемая эндотермическим пиролизом, в результате которой образуются легковоспламеняющиеся газы. Именно эти газы затем сгорают с образованием света и тепла. Это тепло частично возвращается в процесс в рамках цепной реакции, которая является еще одной важной опцией для распространения огня. Настолько, что теперь ее часто включают в состав пожарного треугольника, преобразуя его в так называемый пожарный тетраэдр. Итак, как же палочка может обеспечить наличие всех необходимых элементов?

Учитывая, что оболочка палочки сделана из дерева, всегда существует возможность ее поджечь. То есть сжигание кусочка самой палочки технически может быть решением проблемы запуска всего процесса, но это сильно ограничит количество выпущенных огненных шаров, прежде чем волшебный артефакт станет просто куском обугленного дерева. Вариант явно так себе, но какое же топливо может использовать волшебная палочка для сотворения огня?

Поддержание огня

При нагревании твердого топлива в нем происходят изменения, которые приводят к выделению горючего газа. Жидкое топливо работает аналогичным образом в том смысле, что при нагревании испаряется, превращаясь в горючий газ. То есть фактически независимо от начального состояния, горение обычно происходит с использованием легковоспламеняющихся газов, и именно они могут пониматься под топливом в пожарном треугольнике или тетраэдре.

Помимо других факторов, таких как доступное количество кислорода и давление воздуха, тип сжигаемого топлива оказывает влияние на температуру возникающего пламени. Это важно, поскольку для поджигания некоторых предметов требуется больше тепла. Соответственно, пламя с низкой температурой от чего-то вроде животного жира или керосина должно быть больше или подаваться дольше, чем пламя с высокой температурой от специализированной топливной смеси, например, кислорода и ацетилена.

Магловские волшебники умеют создавать огненные шары, и у них есть разные методы для этого. Один использует легковоспламеняющийся твердый материал, который представляет собой специально обработанное хлопковое волокно. Оно называется нитроцеллюлозой или хлопковой ватой и при сгорании создает пламя, которое буквально исчезает в мгновенной вспышке. Диффузный характер ваты позволяет кислороду легче проникать внутрь материала, в результате чего реакция протекает очень быстро. На рынке существует продукт под названием Pyro Mini Fireshooter («Карманный огнемет»), который запускает огненные шары подобным образом, но размеры там весьма скромные. Особенность данной технологии заключается в том, что горение протекает столь быстро, что не передает сколько-нибудь заметного количества тепла тому, с чем соприкасается. Именно по этой причине люди шоу-бизнеса так довольны тем, что могут держать огонь в голых руках. Но также это означает, что Гермиона не смогла бы использовать такой метод, чтобы поджечь мантию Снегга. А есть ли еще какие-то?

В принципе, можно использовать распыление или выброс жидкого топлива. Поток легковоспламеняющейся жидкости способен унести пламя намного дальше, чем струя газа, а также способен попадать на предметы, продолжая гореть. Особенно если топливо достаточно густой консистенции, как в случае с напалмом. Большинство огнеметов, использовавшихся во Второй мировой войне и войне во Вьетнаме, действовали именно таким образом.

Если бы палочка была заряжена небольшим количеством жидкого топлива, то также понадобился бы способ для его выброса. Можно использовать сжатый газ (как в огнеметах) или систему механического выброса при сжатии основания стержня. Оба этих метода будут работать, но получающееся пламя будет больше похоже на поток, а не на огненный шар.

Палочка может содержать также и сжатое в виде жидкости газовое топливо. Оно в состоянии обеспечить несколько приличных выбросов пламени при весьма экономных требованиях к занимаемому пространству. Еще внутри палочки можно запустить реакцию с образованием горючих газов. К примеру, с участием карбида кальция, который при смешивании с водой образует легковоспламеняющийся газообразный ацетилен. Тогда палочке нужны лишь камера для хранения карбида кальция и возможность добавлять воду по желанию. Когда давление газа возрастет, его можно высвободить в виде облачка, которое после воспламенения превратится в небольшой огненный шар. Однако независимо от типа топлива и способа его выпуска, все эти методы подразумевают достаточный