گاهی اوقات یک سیگار بیشتر از یک سیگار است

به عنوان یک مهندس شیمی، نمی توانم فقط سیگار بکشم و آن را رها کنم. در اینجا، من آناتومی، ساختار و مناطق فرآیند شیمیایی یک سیگار را بررسی می‌کنم و یک مدل ساده از توزیع دمای دود در سیگار و همچنین غلظت اکسیژن را به شما نشان می‌دهم.

آناتومی، ساختار و مناطق فرآیندی سیگار

هر کسی که هرازگاهی سیگار می کشد، از همان چند بار اول احساس تندی و هوشیاری را تشخیص می دهد، که بعداً با آرامش و آرامشی که توسط پک های زیر ایجاد می شود، بیشتر می شود. مسائل بهداشتی را کنار بگذاریم، به نظر من کشیدن سیگار گاهی اوقات بهترین راه برای رسیدن به آرامش و تفکر است.

در آن لحظات حداکثر هوشیاری، من معمولاً بررسی می‌کنم که خط مستقیم سوختگی داشته باشم. گاهی اوقات، این باعث می شود که به احتراق و حمل و نقل و واکنش های موجود در سیگار فکر کنم. وقتی آرامش برقرار می شود، من معمولاً الگوی دود را تحسین می کنم و سپس گاهی در مورد مکانیک سیال آن فکر می کنم.

شماتیک زیر آناتومی سیگار را با سر، بدن، پا و کلاه نشان می دهد. ساختار آن با پرکننده، بایندر و برگ لفاف. و مناطق مربوط به فرآیندهای مختلفی که در سیگار در طول کشیدن سیگار رخ می دهد، مانند مناطق احتراق، تجزیه در اثر حرارت، و تراکم (مراجعات در بخش ” مطالعه بیشتر “).

آناتومی، ساختار و مناطق مختلف فرآیند در سیگار برگ. هسته سیگار ماده پرکننده است و بایندر به حفظ ساختار سیگار کمک می کند، در حالی که برگ لفاف آن را می پوشاند. کلاه قبل از کشیدن سیگار بریده می شود. یک خط مستقیم سوختگی نازک مورد نظر است.

پس از احتراق، هنگامی که سیگار به حالت شبه پایدار رسید، یک منطقه احتراق تشکیل می شود. یک ناحیه پیرولیز درست در پشت منطقه احتراق تشکیل می شود.

فرآیندهای شیمیایی در سیگار در حال سوختن

اکسیژنی که از طریق همرفت و انتشار در حین پفک و از طریق انتشار بین پفک ها به منطقه احتراق منتقل می شود ، در فرآیند احتراق مصرف می شود. بنابراین، تنها گازهای خالی شده از اکسیژن به منطقه پشت منطقه احتراق می رسند، جایی که تجزیه در اثر حرارت رخ می دهد. در این ناحیه، تجزیه حرارتی ترکیبات آلی موجود در برگ‌های تنباکو در غیاب اکسیژن صورت می‌گیرد. برخی از محصولات حاصل از پیرولیز تبخیر می شوند، در حالی که برخی دیگر باقی می مانند که بعداً در منطقه ای که قرار است به منطقه احتراق تبدیل شود، اکسید شوند، زیرا مناطق احتراق و خاکستر به سمت سر سیگار حرکت می کنند. این بدان معنی است که تقطیر نیز در ناحیه پیرولیز اتفاق می افتد.

در حین پف کردن، محصولات تبخیر شده از ناحیه پیرولیز دود را به سمت سر سیگار دنبال می کنند. همانطور که دود به سمت سر می رود، توسط تنباکوی خنک خنک و فیلتر می شود. تراکم برخی از ترکیبات موجود در دود با کاهش دما ایجاد می شود و یک آئروسل را تشکیل می دهد. قطرات کوچکی که تشکیل می شوند حاوی نیکوتین و بسیاری از طعم های دود اصلی هستند. مقداری رقیق شدن دود به دلیل نشت هوا از طریق لفاف و همچنین نشت مقداری مونوکسید کربن از سیگار است. با این حال، هر دوی این فرآیندها بسیار کند هستند، زیرا برگ لفاف در برابر گاز بسیار نفوذپذیر نیست.

همچنین توجه داشته باشید که تخلخل برای توتون پرکننده، بایندر و برگ لفاف متفاوت است. تخلخل شکل نواحی احتراق و پیرولیز را تعیین می کند.

چه چیزی بر شکل سیگار تاثیر می گذارد

شکل ناحیه احتراق بیشتر شکلی را که سیگار هنگام کشیدن سیگار به خود می گیرد تعیین می کند. در حین پف کردن، فرآیند احتراق نزدیک به بسته بندی سیگار به دلیل حمل و نقل بالای اکسیژن در اطراف لبه ها تسریع می شود. بین پاف ها، لبه ها توسط هوای محیط بهتر خنک می شوند، توزیع دما یکنواخت تر می شود و توزیع احتراق تا وسط سیگار باعث می شود منطقه احتراق یکنواخت تر شود.

اگر سیگار خیلی سریع دود شود، در نهایت با مخروطی مواجه می شوید ، جایی که لبه های سیگار سریعتر از وسط مصرف می شود. از طرف دیگر، اگر سیگار خیلی آهسته دود شود، تونل زنی رخ می دهد. چرا؟ زیرا وسط سیگار در بین دو پک سریعتر می سوزد زیرا هوای محیط لبه ها را بهتر خنک می کند. نقص در احتراق و ساختار سیگار همچنین ممکن است باعث سایر اثرات احتراق غیریکنواخت شود، مانند قایق رانی و رانر (در مورد مسائل سوختگی بیشتر بخوانید .)

من شخصا فکر می کنم که تونل زدن بدترین مشکل است، زیرا به نظر می رسد دما را کاهش می دهد و دود کمتر و با کیفیت پایین تری تولید می کند.

شبیه سازی سیگار

در زیر نتایج حاصل از شبیه سازی یک مدل نسبتا ساده از سیگار در حین پف کردن و بین پک ها آورده شده است. این مدل احتراق و تشکیل کربن، علاوه بر تجزیه در اثر حرارت توتون را توصیف می کند. ما همچنین حمل و نقل اکسیژن، دود و نیتروژن را در مدل گنجانده ایم. البته، در واقعیت، این فرآیند از منظر مهندسی شیمی بسیار پیچیده‌تر است، اما این مدل نمای زیبا و ساده‌ای از توزیع دما در غلظت دود و اکسیژن ارائه می‌دهد.

توزیع دمای دود در سیگار (بالا) و غلظت اکسیژن (پایین). غلظت اکسیژن به طور چشمگیری در منطقه احتراق در طول یک پف کاهش می یابد. نشت از طریق لفاف تنها به میزان کمی کمک می کند. احتراق کربن یک مثال کلاسیک از یک مشکل هسته کوچک در مهندسی واکنش است.

دود سیگار را استنشاق نکنید

هنگامی که اجزای تشکیل دهنده دود سیگار در دهان حل می شود، بزاق قلیایی می شود . در مقابل، دود سیگار بزاق را اسیدی می کند . در PH پایین، نیکوتین پروتونه می شود و بنابراین، مسئول خنثی است. از سوی دیگر، در PH بالا، نیکوتین پروتون را از دست می دهد و بار منفی پیدا می کند. یون نیکوتین با بار منفی بسیار راحت تر از شکل خنثی آن که دفع می شود از غشاهای داخل دهان عبور می کند. به همین دلیل دود سیگار نیازی به استنشاق ندارد و نباید استنشاق شود. نیکوتین فقط با جذب در دهان جذب شده و به خون منتقل می شود.

همانطور که قبلاً ذکر شد، هنگامی که اولین دوز نیکوتین کار خود را با تسریع و تحریک فکر انجام داد، سپس سطوح افزایش یافته نیکوتین جایگزین فعال سازی اولیه با آرامش می شود. این زنجیره از رویدادها به نام پارادوکس نسبیت نامیده می شود ، به نام دانشمندی که برای اولین بار انگشت خود را روی آن گذاشت.

بیشتر از یک سیگار

اگر متوجه آن نشدید، عنوان این پست وبلاگ بازی با این نقل قول (یا به عبارت دقیق، نقل قول نادرست) “گاهی سیگار فقط یک سیگار است” است. نقل قول اصلی به پاسخ زیگموند فروید به این تلقین اشاره دارد که سیگار کشیدن مداوم او دارای معنای نمادین فالیک است، همانطور که نظریه خود فروید نشان می دهد (اگر با این نظریه آشنا نیستید، بیشتر را اینجا و اینجا بخوانید . )

فرآیندهای پیچیده ای که در کشیدن سیگار دخیل است و الگوهای زیبای دود نشان می دهد که به کنار نمادهای فالیک، گاهی اوقات یک سیگار در واقع چیزی فراتر از یک سیگار برگ است …

بیشتر خواندن

1. آر آر بیکر، “مکانیسم های تشکیل و تحویل دود”، سمپوزیوم کنفرانس تحقیقاتی شیمیدانان تنباکو، 1980.
2. ” علم احتراق سیگار “.
3. P. Ermala و L. Holsti، “درباره دمای سوزاندن تنباکو”، تحقیقات سرطان، 16:490-495، 1956.

سلب مسئولیت: COMSOL سیگار کشیدن را تأیید نمی کند، فقط علم تحقیق و شبیه سازی سناریوهای روزمره را که در آن مولتیفیزیک در حال بازی است، تایید می کند.