Makai Mihály

A tűzönjárás rejtélyei

David Willey fizikát ad elő a pittsburgi egyetemen, számos furcsa rekordot tart. így többek között ő a tűzönjárás világrekordere. A világrekordot 1998. július 2-án állították fel a Washington államban található Richmondban David Willey, felesége Raven és további 15 bátor (és persze tűzönjárásban gyakorlott) személy. A csúcskísérletben 165 lábnyi (kb. 50 m) utat tettek meg forró parázson. Az előző rekordot Sara Raintree, Jim Jarris és Dan McHale tartották, rekordjukat 1987. október 10-én állították fel, amikor 120 lábnyi parázson sétáltak. A világrekord beállításáról bőséges mennyiségű fénykép és videofelvétel készült, ezek egy részét David honlapján (www.pitt.edu/~dwilley/) meg lehet nézni.

Az esetben nincs semmi csalás vagy szemfényvesztés. (Firewalking Myths vs. Physics. Uo.) A tűzönjárást évezredek óta gyakorolják világszerte. Sokan megvannak győződve arról, hogy paranormális jelenségről van szó. Ennek tanulmányozására 1930-ban a University of London fizikusai két tűzönjárást is szerveztek. További tanulmányokat 1935-ben, 1937-ben végeztek, látványos tűzönjárással egybekötve. A vizsgálatok azt állapították meg, hogy a tűzönjárásnak nincs köze a hithez vagy a természetfeletti erőkhöz. Ajelenség arra épül, hogy az égő fa látványa félelmetes ugyan, de a fa hővezető képessége alacsony, a lábak és a parázs közti érintkezés ideje megfelelően rövid ahhoz, hogy megakadályozza égési sérülés kialakulását a talpon. Ezután már megcsappant az érdeklődés a jelenség iránt, megmaradt vásári mutatványnak, amit pénzért mutattak be.

A hő három módon terjedhet, konvekcióval, sugárzással és vezetéssel. Konvekció esetén a hő az anyag mozgása során terjed, például a forró gőz, a meleg víz vagy forró gázok áramlás során. Minden test bocsát ki elektromágneses sugárzást, ami a test hőmérsékletétől függ. Ezt érezni lehet a nyílt tűz (például tábortűz) közelében. A hő harmadik terjedési módja a vezetés, ami az anyag atomi összetevőinak mozgásával kapcsolatos. Ha felteszünk a tűzhelyre egy edényt, és az felforrósodott, a fülét csak akkor lehet megfogni, ha nem fémből van. A hőt az anyagok többé-kevésbé vezetik, a fémek jobban, más anyagok, például a fa, a műanyagok kevésbé. A tűzönjárásnál a hőterjedésnek ez a harmadik formája, a hővezetés a fontos. A forró parázs molekulái, atomjai gyors, rendezetlen mozgást végeznek, a parázsra lépő talp bőrének atomjai viszont lassabban mozognak. A parázsból a talpba áramló energia mennyisége az érintkezés idejével arányos - a vezetés közelhatás -, de az arányossági tényező a vezetőképesség. A parázs elszenesedett része rossz hővezető, a bőr szintén. Ráadásul járás közben a talp egyes részei felváltva érintkeznek a forró parázzsal, továbbá a parázs felülete egyenetlen, ezért a talp egy adott pontja és a parázs között csak rövid idejű az érintkezés. A talp akkor ég meg, akkor keletkezik sérülés, ha a bőr hőmérséklete meghalad egy bizonyos küszöbértéket. A bőr hőmérsékletét viszont a parázsból a lábunkba a talp és a parázs érintkezése alatt áramló hő mennyisége határozza meg. Felmerül a kérdés, mi történik, ha bevizezzük a talpunkat. A víz elnyeli az energia egy részét, mert párolgása révén hőt nyel el, de a keletkező gőz veszélyes sérülést okozhat, ezért tapasztalt tűzönjárók először bevizezik a talpukat, de mielőtt a parázsra lépnének, szárazra törlik. A beszámolók szerint felemelő érzés a tűzönjárás, jelentősen javítja az önbizalmat, annak ellenére, hogy semmi természetfölötti nincs benne.

David azonban nem éri be a tűzönjárással. Diákjait rendszeresen további hajmeresztő mutatványokkal szórakoztatja. Egyik mutatványa az összetört üvegcserepeken sétálás. A mutatványhoz gondosan előkészíti a kb. 8 cm vastag üvegtörmeléket, amelyet apró darabokra tör, ügyelve, hogy csúcsok ne álljanak ki a törmelékből, az üvegdarabok görbülete megfelelő legyen. Ezt úgy éri el, hogy az üvegdarabokat gondosan elrendezi. Ezután a talpát óvatosan, merőlegesen ráhelyezi az üvegtörmelékre. Azt állítja, ez körülbelül olyan hatást kelt, mint amikor az ember a kezéhez a kés tompa oldalát szorítja, még nagyobb erők esetén is kicsi a sérülés esélye. Csak arra kell ügyelni, hogy a mutatvány befejezésekor, mielőtt a szilárd padlóra lépnénk, ellenőrizzük, hogy maradt-e üvegszilánk a talpunkba nyomódva. Azt el kell távolítani, mielőtt a padlóra lépnénk.

Másik lélegzetelállító mutatványa, hogy kezét forró, megolvadt ólomba mártja. A mutatvány előtt kezét gondosan vízbe áztatja, a mutatvány lényege ugyanis abban rejlik, hogy a forró ólomból a kézbe áramló hő a kéz felületén a víz elpárologtatására fordítódik, a víz tetemes párolgáshője pedig megvédi a kéz bőrfelületét a forró ólomtól. Első alkalommal az ujjait csak 7-8 cm mélyen meríti az ólomba, és természetesen a bemerítést is és a kéz kihúzását is a megfelelő gyorsasággal kell végezni. Maga Willey a következőképpen magyarázza el a mutatványt. Ha feltesszük, hogy a kéz felszíne 200 cm2, és egy 0,1 mm vastag vízréteg veszi körül a bőrt, akkor a víz 20 C°-ról 100 °C-ra történő melegítéséhez és elpárologtatásához 2600 joul szükséges. Ha feltesszük, hogy a kezet körülvevő ólomréteg hőmérséklete 200 fokkal csökken, akkor a lehűtött ólom mennyiségének csak kb. 100 g-nak kell lennie. Ez a mennyiség egy kb. 1 mm vastag ólomrétegnek felel meg, az ólom fajhője ugyanis jóval kisebb, mint a víz fajhője, de még kisebb, mint a víz párolgáshője. A kísérlet során nagyon fontos, hogy az ólom jóval melegebb legyen, mint a 327,5 °C-os olvadáspontja, ellenkező esetben az ujjakon egy ólomkesztyű képződik, ami nagyon kellemetlen lehet. Ha az ólom hőmérséklete megfelelő, aranyszínű film képződik a felületén. Gondot okozhat a köröm és a bőr közé kerülő ólom is, ezért a körmökre külön ügyelni kell.

A következő mutatvány során Willey tanár úr szögekkel kivert két tábla közé fekszik, és mellkasán széttörnek egy betontömböt. A demonstráció során arra a kérdésre kell válaszolni, mi történik a kalapács kinetikus energiájával és impulzusával? A mutatvány azért hajtható végre, mert az erő és a nyomás között nagy a különbség. A szögek egymástól kb. 2 cm távolságra helyezkednek el a fatáblákban, ezért a súly a szögeken eloszlik, egyik szögre sem jut annyi erő, hogy sérülést okozzon (persze ha a kísérletet jól tervezték meg). Ha a kb. 75 kg-os testsúly 150 szögre oszlik el, akkor egyik szögre sem jut 0,5 kg-nál nagyobb erő. A kísérlethez (mutatványhoz) Willey kárpitos szögeket használ, ezek hegyét a gyártó kicsorbítja, nehogy széthasítsa a bútor fáját, amikor a szöget beverik. A betontömb eltörésekor a kalapács ereje a beton eltörésére fordítódik, a kalapács impulzusa pedig a kalapácsot fogón keresztül a földnek adódik át. Arra persze ügyelni kell, nehogy a kalapács energiája túl nagy legyen és a beton széttörése után átadódjon a fatábláknak.

Az űrsiklók burkolására használatos speciális kerámialapokat meg lehet vásárolni a Lockheed gyár üzletében. Ha egy ilyen kerámiacsempét Bun-sen-égővel vörös színűre hevítünk, az égő kikapcsolása után pár másodperccel a lap egyik sarkát puszta kézzel meg lehet fogni sérülés nélkül. A csempe anyagának 99,7 %-a szilika, aminek hőkapacitása és hővezetőképessége is rendkívül kicsi. Ez teszi lehetővé az újabb meglepő kísérletet.