用“低音炮”滅火

任飛

2015年3月，美國喬治梅森大學工程專業的Seth Robertson和Viet Tran研究出一款聲波滅火裝置，它能發出30～60赫茲的低頻聲波，在短短幾秒鐘內將火撲滅。

眾所周知，燃燒需要三大條件：可燃物、足夠高的氧氣濃度、足夠高的溫度。只要任何一個條件不滿足，火就會熄滅。“低音炮”滅火，就是針對氧氣濃度這一燃燒條件“對癥下藥”。

根據流體力學伯努利方程p+1/2ρv2+ρgh=C，可知空氣中某點的壓強p與空氣振動速度v是負相關的，即振動速度v越大，壓強p就越小，意味著空氣密度越小。因此，當聲波傳輸時，由于空氣分子的振動，就會在周圍空間形成一層層或疏或密的空氣殼。

根據機械波波長公式λ=v/f。聲音在空氣中的傳播速度v是340米/秒，頻率為30～60HZ，計算可得該聲波的波長為5.6～11.3米之間。當這一聲波遇到地面發生反射時，如果距離合適，反射波將與原來的聲波形成“干涉”，這時會出現比較穩定的“駐波”，即兩個振幅、波長、周期皆相同的正弦波相向行進干涉而成的合成波。

“低音炮”滅火器正是采用這一原理，選擇合適的頻率、合適的距離，使空氣分子都振動起來，努力使火源附近的空氣壓強減小、空氣密度降低。當火源周圍氧氣濃度降低到一定數值時，火就被撲滅了。

大家可不要小瞧這一滅火器哦。如果太空飛船上著火了，由于沒有重力的約束，傳統的滅火方式只會產生大量四處飄散的飛沫，嚴重威脅宇航員的身體健康。而“低音炮”滅火，完全可以免除這一問題，是我們太空旅行的好“伴侶”。