Зоны пламени свечи: Пламя: строение, описание, схема, температура

Пламя: строение, описание, схема, температура

В процессе горения образуется пламя, строение которого обусловлено реагирующими веществами. Его структура поделена на области в зависимости от температурных показателей.

Определение

Пламенем называют газы в раскаленном виде, в которых присутствуют составляющие плазмы или вещества в твердой дисперсной форме. В них осуществляются преобразования физического и химического типа, сопровождающиеся свечением, выделением тепловой энергии и разогревом.

Наличие же в газообразной среде ионных и радикальных частичек характеризует его электрическую проводимость и особое поведение в электромагнитном поле.

Что такое языки пламени

Обычно так называют процессы, связанные с горением. По сравнению с воздухом, газовая плотность меньше, но высокие температурные показатели обуславливают поднятие газа. Так и образуются языки пламени, которые бывают длинными и короткими. Часто происходит и плавный переход одних форм в другие.

Пламя: строение и структура

Для определения внешнего вида описываемого явления достаточно зажечь газовую горелку. Появившееся несветящееся пламя нельзя назвать однородным. Визуально можно выделить три его основные области. Кстати, изучение строения пламени показывает, что различные вещества горят с образованием различного типа факела.

При горении смеси из газа и воздуха вначале происходит формирование короткого факела, цвет которого имеет голубые и фиолетовые оттенки. В нем просматривается ядро — зелено-голубое, напоминающее конус. Рассмотрим это пламя. Строение его разделяется на три зоны:

1. Выделяют подготовительную область, в которой происходит нагревание смеси из газа и воздуха при выходе из отверстия горелки.
2. За ней следует зона, в которой происходит горение. Она занимает верхушку конуса.
3. Когда имеется недостаток воздушного потока, газ сгорает не полностью. Выделяется углерода двухвалентный оксид и водородные остатки. Их догорание протекает в третьей области, где есть кислородный доступ.

Теперь отдельно рассмотрим разные процессы горения.

Горение свечи

Горение свечи подобно горению спички или зажигалки. А строение пламени свечи напоминает раскаленный газовый поток, который вытягивается вверх за счет выталкивающих сил. Процесс начинается с нагревания фитиля, за которым следует испарение парафина.

Самую нижнюю зону, находящуюся внутри и прилегающую к нити, называют первой областью. Она обладает небольшим свечением синего цвета из-за большого количества топлива, но малого объема кислородной смеси. Здесь осуществляется процесс неполного сгорания веществ с выделением угарного газа, который в дальнейшем окисляется.

Первую зону окружает светящаяся вторая оболочка, характеризующая строение пламени свечи. В нее поступает больший кислородный объем, что обуславливает продолжение окислительной реакции с участием топливных молекул. Температурные показатели здесь будут выше, чем в темной зоне, но недостаточные для конечного разложения. Именно в первых двух областях при сильном нагревании капелек несгоревшего топлива и угольных частичек появляется светящийся эффект.

Вторая зона окружена слабозаметной оболочкой с высокими температурными значениями. В нее заходит много кислородных молекул, что способствует полному догоранию топливных частичек. После окисления веществ, в третьей зоне светящийся эффект не наблюдается.

Схематическое изображение

Для наглядности представляем вашему вниманию изображение горения свечи. Схема пламени включает:

1. Первую или темную область.
2. Вторую светящуюся зону.
3. Третью прозрачную оболочку.

Нить свечи не подвергается горению, а только происходит обугливание загнутого конца.

Горение спиртовки

Для химических экспериментов часто используют небольшие резервуары со спиртом. Их называют спиртовками. Фитиль горелки пропитывается залитым через отверстие жидким топливом. Этому способствует давление капиллярное. При достижении свободной верхушки фитиля, спирт начинает испаряться. В парообразном состоянии он поджигается и горит при температуре не более 900 °C.

Пламя спиртовки имеет обычную форму, оно практически бесцветное, с небольшим оттенком голубого. Его зоны не так четко видны, как у свечки.

У спиртовой горелки, названной в честь ученого Бартеля, начало огня располагается над калильной сеткой горелки. Такое заглубление пламени приводит к уменьшению внутреннего темного конуса, а из отверстия выходит средний участок, который считается самым горячим.

Цветовая характеристика

Излучения различных цветов пламени, вызывается электронными переходами. Их еще называют тепловыми. Так, в результате горения углеводородного компонента в воздушной среде, синее пламя обусловлено выделением соединения H-C. А при излучении частичек C-C, факел окрашивается в оранжево-красный цвет.

Трудно рассмотреть строение пламени, химия которого включает соединения воды, углекислого и угарного газа, связь OH. Его языки практически бесцветны, так как вышеуказанные частички при горении выделяют излучения ультрафиолетового и инфракрасного спектра.

Окраска пламени взаимосвязана с температурными показателями, с наличием в нем ионных частиц, которые относятся к определенному эмиссионному или оптическому спектру. Так, горение некоторых элементов приводит к изменению цвета огня в горелке. Отличия в окрашивании факела связаны с расположением элементов в разных группах системы периодической.

Огонь на наличие излучений, относящихся к видимому спектру, изучают спектроскопом. При этом было установлено, что простые вещества из общей подгруппы оказывают и подобное окрашивание пламени. Для наглядности используют горение натрия в качестве теста на данный металл. При внесении его в пламя, языки становятся ярко-желтыми. На основании цветовых характеристик выделяют натриевую линию в эмиссионном спектре.

Для щелочных металлов характерно свойство быстрого возбуждения светового излучения атомарных частиц. При внесении труднолетучих соединений таких элементов в огонь горелки Бунзена происходит его окрашивание.

Спектроскопическое исследование показывает характерные линии в области, видимой для глаза человека. Быстрота возбуждения светового излучения и простое спектральное строение тесно взаимосвязаны с высокой электроположительной характеристикой данных металлов.

Характеристика

В основе классификации пламени лежат следующие характеристики:

• состояние агрегатное сгорающих соединений. Они бывают газообразной, аэродисперсной, твердой и жидкой формы;
• тип излучения, которое может быть бесцветным, светящимся и окрашенным;
• распределительная скорость. Существует быстрое и медленное распространение;
• высота пламени. Строение может быть коротким и длинным;
• характер передвижения реагирующих смесей. Выделяют пульсирующее, ламинарное, турбулентное перемещение;
• визуальное восприятие. Вещества горят с выделением коптящего, цветного или прозрачного пламени;
• температурный показатель. Пламя может быть низкотемпературным, холодным и высокотемпературным.
• состояние фазы топливо – окисляющий реагент.

Возгорание происходит в результате диффузии или при предварительном перемешивании активных компонентов.

Окислительная и восстановительная область

Процесс окисления протекает в слабозаметной зоне. Она самая горячая и располагается вверху. В ней топливные частицы подвергаются полному сгоранию. А наличие в кислородного избытка и горючего недостатка приводит к интенсивному процессу окисления. Этой особенностью следует пользоваться при нагревании предметов над горелкой. Именно поэтому вещество погружают в верхнюю часть пламени. Такое горение протекает намного быстрее.

Восстановительные реакции проходят в центральной и нижней части пламени. Здесь содержится большой запас горючих веществ и малое количество O₂ молекул, осуществляющих горение. При внесении в эти области кислородсодержащих соединений осуществляется отщепление O элемента.

В качестве примера восстановительного пламени используют процесс расщепления железа двухвалентного сульфата. При попадании FeSO₄ в центральную часть факела горелки, происходит вначале его нагревание, а затем разложение на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В данной реакции наблюдается восстановление S с зарядом от +6 до +4.

Сварочное пламя

Данный вид огня образуется в результате сгорания смеси из газа или пара жидкости с кислородом чистого воздуха.

Примером служит формирование пламени кислородно-ацетиленового. В нем выделяют:

• зону ядра;
• среднюю область восстановления;
• факельную крайнюю зону.

Так горят многие газокислородные смеси. Различия в соотношении ацетилена и окислителя приводят к разному типу пламени. Оно может быть нормального, науглероживающего (ацетиленистого) и окислительного строения.

Теоретически процесс неполного сгорания ацетилена в чистом кислороде можно охарактеризовать следующим уравнением: HCCH + O₂ → H₂ + CO +CO (для реакции необходима одна моль O₂₎.

Полученный же молекулярный водород и угарный газ реагируют с воздушным кислородом. Конечными продуктами является вода и оксид четырехвалентного углерода. Уравнение выглядит так: CO + CO + H₂ + 1½O₂ → CO₂ + CO₂ +H₂O. Для этой реакции необходимо 1,5 моля кислорода. При суммировании O₂ получается, что 2,5 моль затрачивается на 1 моль HCCH. А так как на практике трудно найти идеально чистый кислород (часто он имеет небольшое загрязнение примесями), то соотношение O₂ к HCCH будет 1,10 к 1,20.

Когда значение пропорции кислорода к ацетилену меньше 1,10, возникает науглероживающее пламя. Строение его имеет увеличенное ядро, очертания его становятся расплывчатыми. Из такого огня выделяется копоть, вследствие недостатка кислородных молекул.

Если же соотношение газов больше 1,20, то получается окислительное пламя с кислородным избытком. Лишние его молекулы разрушают атомы железа и другие компоненты стальной горелки. В таком пламени ядерная часть становится короткой и имеет заострения.

Температурные показатели

Каждая зона огня свечи или горелки имеет свои значения, обусловленные поступлением кислородным молекул. Температура открытого пламени в разных его частях колеблется от 300 °C до 1600 °C.

Примером служит пламя диффузионное и ламинарное, которое образовано тремя оболочками. Конус его состоит из темного участка с температурой до 360 °C и недостатком окисляющего вещества. Над ним располагается зона свечения. Ее температурный показатель колеблется от 550 до 850 °C, что способствует разложению термическому горючей смеси и ее горению.

Внешняя область едва заметная. В ней температура пламени доходит до 1560 °C, что обусловлено природными характеристиками топливных молекул и быстротой поступления окисляющего вещества. Здесь горение наиболее энергичное.

Вещества воспламеняются при разных температурных условиях. Так, металлический магний горит только при 2210 °С. Для многих твердых веществ температура пламени около 350 °С. Возгорание спичек и керосина возможно при 800 °С, тогда как древесины – от 850 °С до 950 °С.

Сигарета горит пламенем, температура которого варьируется от 690 до 790 °С, а в пропан-бутановой смеси – от 790 °С до 1960 °С. Бензин воспламеняется при 1350 °С. Пламя горения спирта имеет температуру не более 900 °С.

Строение пламени свечи

Люди с незапамятных времен покланялись и будут поклонятся огню в самых разных его ипостасях. На минутку задумайтесь пламя свечи отличается от пламя костра только размером и температурой! Во всем остальном их суть и строение одинаково. Всмотритесь внимательно в пламя свечи и Вы увидите строго определенные зоны пламени. Визуально их выделяют три. Разные зоны окрашены по разному и идентичны от свечи к свече в любом уголке мира в независимости от используемого свечного материала*. Без сомнения такое строение имеет сакральный смысл!

В этой статье мы кратко и просто расскажем о известных физических свойствах пламени свечи, данная информация будет особенно полезна тем, кто хочет стать настоящих профессионалом в изготовлении свечей (см. статью ошибки в горении фитиля).

*Примечание: обычные условия, а не лабораторные условия.

С химической точки зрение горение выглядит так:

В процессе горения происходит расщепление сложных углеводородов (парафин, стеарин, воск и т.д) под действием кислорода до углекислого газа и воды. Процесс горения происходит непрерывно за счет подъема (как в капилляре) по фитилю расплавленного свечного материала с последующим его сжиганием. 

Примечание: Пламя — светящаяся зона образующаяся при горении.

Пламя свечи разделено на различные светящиеся и температурные области, которые легко видны невооруженным глазом:

1 — свеча

2 — фитиль, изогнутый к краю пламени со светящимся кончиком

3 — синяя зона горения:

• расположена в нижней части пламени и по бокам, расположена после «темной» зоны;




• цвет пламени обусловлен большим количеством кислорода (если свечу поместить в лабораторные условиях, где будет много кислорода, то все пламя окрасится в синий цвет).

4 — «темная» зона горения:

• 600–1000°C;




• расположена внутри пламени вокруг фитиля. Это зона термического расщепления;




• прозрачность или «темность» обусловлена низким содержанием кислорода;




• зона термического расщепления, здесь происходит генерация и накопление частиц углерода.

5 — основная зона реакции (сжигания):

• самая горячая зона пламени;




• температура до 1400°C;




• почти полное сжигание материала.

6 — светящаяся зона

• начинается в основной зоне реакции и заканчивается на конце пламени;




• окрашивание этой зоны обусловлено тем, что углеродные частицы светятся при нагревании и излучают желтый свет;




• частицы полностью сжигаются при контакте с кислородом.

Температура пламени свечи (красным выделена самая горячая область)

Примечание: считается, что самое горячее пламя на кончике свечи, это не совсем так. Самая горячая часть пламени в основной зоне реакции или чуть ниже.

Что мы знаем о парафиновых свечах и температуре пламени?

Всем привет!

Продолжаю и заканчиваю тему огня и свечей, начатую в недавних статьях. Сегодняшняя статья будет теоретической – как появились свечи, как они устроены и работают, что из себя представляет парафин, какая температура пламени свечи – все это будем разбирать сегодня.

Немного истории

Прежде, чем начать, хочу посоветовать тем, кто заинтересовался темой свечей и огня, почитать замечательную книгу английского ученого Майкла Фарадея «История свечи». Ее легко можно найти и бесплатно скачать в интернете. Именно на эту книгу я буду опираться в своем сегодняшнем рассказе об устройстве свечи и пламени.

Есть предположения, что впервые свечи появились в Древнем Египте. Материалом для них служили растительные и животные жиры, например, говяжье или баранье сало. Именно поэтому на Руси такие свечи называли сальными.

Фитили поначалу делали из щепок, затем стали использовать вымоченную сердцевину тростника. В том же Египте для изготовления фитиля использовали папирус, свернутый в трубочку и смоченный животным жиром.

Позже, уже в Средние века, фитили стали делать из туго скрученных или плетеных растительных волокон. Чтобы они лучше горели, их смачивали растворами селитры или хлористого аммония.

В настоящее время фитиль делают из хлопчатобумажных нитей, которые пропитывают растворами солей фосфорной и борной кислот. Это нужно для того, чтобы фитиль сгорал полностью, без остатка, без образования нагара или хотя бы с как можно меньшим его количеством.

Сами свечи внешне были совершенно далеки от нынешних – плошки с налитым в них жиром. Чуть позже появились и более-менее похожие на нынешние формы свечей – когда стали использовать обрезки того же тростника, бамбука или камыша. В общем, кто во что горазд. Конец этому беспределу положили древние римляне, которые догадались, как использовать свойства животного жира. Раз он очень быстро застывает, то не использовать ли его как форму, не заморачиваясь с плошками и сосудами из камыша?

Сказано – сделано. Так появились свечи, которые стали называть моканными или макаными. Для их изготовления фитиль опускали в растопленный жир и ждали, пока он застынет, покрыв фитиль тонким слоем. Затем снова опускали (макали) в растопленный жир, получая таким образом второй слой. И снова, и снова… Такая технология изготовления свечей просуществовала аж до 15-го века.

Именно в 15 веке неугомонные французы придумали использовать литые формы для свечей. Фитиль пропускали через форму конусовидной формы, заливали ее свечной массой (кроме воска, он не подходил для этого), ждали, пока застынет, после чего вытряхивали полученный продукт, в результате получалась коническая свеча, стоящая на устойчивом широком основании.

Не забываем, что до сих пор речь шла о сальных свечах. Их явным недостатком было то, что они воняли (сами знаете, какой неприятный запах издает нагретый животный жир) и нещадно чадили, покрывая все в жилище копотью.

История свечей из жира закончилась только в начале 19 века, когда французский химик Мишель Эжен Шевроль синтезировал стеарин. С его появлением закончилась эра копоти и неприятного запаха. Зато появилась проблема изготовления — технологии макания и литья не годилась из-за своей невысокой производительности.

Извечные противники французов – англичане – придумали новую технологию изготовления свечей, где свечи из формы вынимались автоматически. Благодаря этой придумке производство свечей резко увеличилось.

А когда в 1850 году был получен парафин, для огня настал настоящий праздник – все жилища осветились чистыми, непахнущими свечами. Их недостаток, правда, был в том, что парафин имеет низкую температуру плавления, и такие свечи быстро оплывали, поэтому их стали делать из смеси парафина со стеарином, получив замечательное средство для освещения жилищ.

Но это оказалось лебединой песней свечи – технологии на месте не стояли, сначала появились керосиновые лампы, а в конце 19 века – и электрические. В 1879 году Эдисон поразил мир лампой накаливания.

Чем закончилось дело, мы знаем. Электрическое освещение сейчас везде. Больше всего свечей, пожалуй, используется церковью. Также свечи остались как атрибут романтических вечеров и дань энергетикам с внезапными отключениями света.

Когда-то, года три назад, я писала небольшой рассказ, с которым участвовала в интернет-конкурсе фантастических рассказов. Я не прошла даже в отборочный тур, так как мой рассказ не вписался в условия конкурса, ну да ладно. Все равно это был лишь случайный, совершенно спонтанный всплеск моих литературных способностей, который затих также быстро, как и начался. Больше я даже и не пыталась ничего писать.

Чтобы рассказ не валялся просто так «в столе» (на жестком диске компьютера то есть), выкладываю его сюда, не пропадать же добру . Загляните, если интересно, он как раз частично связан со свечами.

Как «работает» свеча

Если у вас дома есть свечка, попробуйте, зажгите парафин, из которого она сделана. Я имею ввиду, не подожгите фитиль, а попробуйте поджечь сам парафин, то есть твердое вещество, «тело» свечи. Получилось?

А теперь подожгите фитиль. Парафин, соприкасающийся с ним, тает, образуя вокруг фитиля углубление, заполненное жидким парафином. А теперь наклоните свечку так, чтобы лужица жидкого парафина потекла и попала на фитиль. Что получилось?

Такой опыт мы проделывали с сыном, когда «играли с огнем», о чем я писала в двух предыдущих статьях. Жидкий парафин потушил огонь, как обычная вода. Почему так происходит?

Дело в том, что фитиль, как я уже писала выше, сделан из скрученных или плетеных нитей. Вот смотрите, я специально разобрала обычную магазинную свечу. В ней фитиль выполнен плетеной «косичкой».

Таким образом, площадь поверхности у фитиля достаточно большая. Расплавленный у основания фитиля жидкий парафин пропитывает фитиль и по его капиллярам поднимается вверх, в зону горения. Там температура достаточно высокая, парафин начинает испаряться, и вот как раз эти пары и горят.

Таким образом, те, кто думают, что горит фитиль, ошибаются, это горят пары парафина. Фитиль служит своеобразным транспортом, доставляющим парафин в зону горения – расплавленный от тепла парафин поднимается по капиллярам фитиля вверх и горит.

Свойства пламени

Пламя имеет форму конуса за счет того, что поднимающиеся потоки воздуха обтекают его со всех сторон. Образующиеся продукты горения – углекислый газ и вода – поднимаются вверх вместе с теплым воздухом, нагретым, от огня, образуя язычок пламени. Потоки воздуха охлаждают внешнюю поверхность свечи, поэтому ее спокойно можно держать рукой почти без риска обжечься. Я говорю «почти», потому что плавящийся и стекающий парафин все-таки довольно горячий, температура здесь может быть в пределах 45-65 градусов. Конечно, смертельный ожог вы не получите, но приятно тоже не будет.

Как я уже рассказывала в одной их предыдущих статей, пламя свечи состоит из трех достаточно хорошо видимых зон разного цвета. Приведу фото, взятое мной из интернета:

Нижняя часть пламени имеет сине-фиолетовый цвет. Здесь находятся тяжелые пары парафина, которые смешаны с воздухом. Если вы внесете в эту часть спичку, то она загорится лишь спустя некоторое время, не сразу. Эта часть наименее горячая, она имеет температуру 300-350 градусов. Некоторые ловкачи даже демонстрируют залихватское тушение свечи пальцами именно в этой части пламени.

Во второй части температура пламени достигает 500-800 градусов. Здесь самое яркое пламя из-за того, что именно здесь происходит разложение углеводородов, образующиеся частицы чистого угля сильно накаляются и излучают свет. Именно из-за этого образующегося угля свеча иногда может коптить – если он сгорает не полностью по каким-то причинам. Например, мало кислорода или фитиль сделан из неподходящего материала. Тогда углерод и выпадает в виде сажи – копоти.

Самая горячая часть – верхняя. Если помните, на уроках химии в школе учитель наверняка говорил вам во время практических и лабораторных работ, что пробирку нужно нагревать в верхней части пламени, так она быстрее нагреется. Здесь температура 900-1500 градусов. В этой внешней части пламени полностью сгорают углеводороды с образованием углекислого газа и воды. Это пламя практически не видно, оно почти не светится.

Почему такой разброс температур, например 900-1500 градусов? Это зависит от природы сгорающего вещества, а также концентрации и скорости подвода к нему окислителя, например, кислорода воздуха или же чистого кислорода (например, в лабораторных условиях).

Не путаем!

Не будем путать воск, стеарин и парафин. Это три разных вещества.

Воск состоит из сложных эфиров жирных кислот растительного и животного происхождения.

Стеарин – это воскоподобная смесь пальмитиновой и стеариновой кислот (иногда еще есть олеиновая), содержащая примеси некоторых других насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Стеарин жирный на ощупь (отсюда и произошло название – от греческого слова stear – сало, жир), белого или желтоватого цвета, плавится при температуре 50-65 градусов.

Парафин – смесь насыщенных углеводородов, также имеет воскоподобную консистенцию, бесцветный. Он легче воды, плавится в интервале температур 45-65 градусов.

Получают его, в основном, при переработке нефти. При комнатной температуре он химически инертен, а при высокой температуре сгорает с образованием углекислого газа и воды.

Именно из него в настоящее время готовят свечи в промышленном масштабе. Если же вы хотите сделать свечу самостоятельно, то можете найти и купить для этого в разных интернет-магазинах и воск, и стеарин, и парафин. В общем, все, что пожелаете.

О том, как сделать свечу своими руками, я сейчас рассказывать не буду. Возможно, чуть позже напишу об этом отдельную статью.

Еще немного похимичим

Какие еще эксперименты можно провести с обычной парафиновой свечкой?

Задуйте ее. Смотрите, от фитиля идет шлейф дыма с достаточно сильным запахом. Попробуйте быстро поджечь эту дымящуюся ленту. Вы увидите, как пламя побежит по ней к фитилю, и тот снова загорится.

Так происходит потому, что вот этот белый шлейф, идущий от задутой свечи, это пары парафина, которые не успели сгореть.

Вот и все на сегодня. Надеюсь, эта статья была интересна для вас.

А я немного похвастаюсь: недавно участвовала в конкурсе по вязанию домашних тапочек на блоге Ольги Смирновой и совершенно неожиданно получила приз за свой небольшой мастер-класс по вязанию тапочек-следков. Было очень приятно

Удачи! До встречи в следующей статье!

Наталья Брянцева

KidsChemistry теперь есть и в социальных сетях. Присоединяйтесь прямо сейчас! Google+, В контакте, Одноклассники , Facebook, Twitter

Пламя свечи. Строение пламени свечи, почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально, части пламени свечи

Пламя свечи

С давних времен люди относились к огню, как к чему-то таинственному, даже божественному. Почему огонь имеет такую силу? Какое строение у пламени? Вопросов много, попробуем разобраться в самых интересных.

Пламя — это одна из форм огня, возникающего при горении, газообразная среда, состоящая из частиц ионов. Температура может быть различной, сам огонь с цветным пламенем, желтым или даже невидимым. Пламя, которое обычно наблюдает человек, это поток раскаленного газа, поднятого вверх за счет Архимедовой силы (газы всегда поднимаются). Парафин или воск постепенно прогревается от горения. Поэтому у основания фитиля пламя синего цвета за счет того, что там практически нет доступа кислорода. Соединение с кислородом, образует желтое горение. Зоны желтого пламени горячее, зона синего — холоднее.

Материал свечи и температура горения

Существует несколько видов свечей на основании материала, используемого при изготовлении. Это:

Иногда те экземпляры, которые попадают в розничную сеть, содержат некоторую долю стеарина (около 25%). В чистом виде стеариновые свечи в свободной продаже практически не встречаются. Это объясняется мерами безопасности, так как температура стеариновой свечи при горении, вернее ее пламени, может достигать 1500 градусов. Но использование стеарина выгоднее, так как он меньше выделяет вредных веществ при горении, раскладывается в грунте, не коптит при горении.

У многих людей часто возникает вопрос: является ли пламя свечи физическим телом? Вопрос странный и ответ можно найти в любом энциклопедическом справочнике.Огонь, как и пламя, не имеет постоянной массы, объема, соответственно не может являться физическим телом. Пламя — это тепловая, химическая реакция между горючим веществом и кислородом. Огонь не имеет ни постоянного веса, ни объема.

Оригинальная новинка — свечи с разноцветным пламенем

Так же людей, которые несерьезно относились к урокам физики, химии в школе, интересует, почему свечи горят с разноцветным пламенем. Предприимчивые люди использовали это свойство для создания собственного бизнеса. Сегодня в розничной сети можно встретить наборы праздничных свечей, которые способны гореть разным цветом. Как правило, сама свечка окрашена в цвет предполагаемого огня.

Технологию не так давно применил китайский бизнесмен, который создал компанию и заполнил мировой рынок оригинальными свечами. Такие свечи не производят из воска или парафина. Это специальные солевые соединения. Внешний вид и строение ничем не отличается от привычных аналогов, но вот при зажигании, похоже, что совершается некое таинство. Ничего таинственного, просто надо заныть, что и с чем соединять. 

Например:

присутствие нитрата натрия (кухонная соль) дает желтый, оранжевый цвет;

нитрат стронция окрасит пламя в ярко красный цвет;

наличие солей меди и хлорида бария гарантирует зеленый цвет пламени;

стеарат меди — синий цвет;

соли хлорида калия окрасят огонь в красивый, насыщенный фиолетовый цвет.

Пламя свечи по Фарадею

Если внимательно присмотреться ксвечи, то можно увидеть, что она горит разными оттенками. Всего выделяют три зоны, среди которых самая горячая часть — верхняя часть пламени. Кончик и его температура может достигать 1300°С.

Температура в градусах возле самого фитиля обычно не превышает отметку в 350°С. Верхняя огненная часть, которая самая горячая, имеет самый светлый цвет пламени и обычно состоит из раскаленных паров влаги.

На основе учений Фарадея происходит обучение в современных школах. И хорошо, если учителя берут опыт ученого за основу. Ведь он вел уроки настолько увлеченно, что не заинтересованных учеников в аудитории просо не было. Он был просто влюблен в свою науку, и эта влюбленность моментально передавалась слушателю. Поэтому все теории Фарадея интересны по сегодняшний день.

Форма пламени, его цвета сравнивались им с драгоценными камнями. Он смог пояснить, почему у огня такая форма, в виде капли, и почему синее пламя внизу. Здесь уже рассматривался это вопрос. Стоит напомнить, что синее, значит, самое холодное и горение осуществляется без доступа кислорода. Форма петли или капли, так как огонь, на основании Закона Архимеда тянется вверх.

Иногда можно обнаружить, что не совсем привычное яркое пламя резные свечи дают. Кажется, что это двойное пламя, так как отчетливо видны два язычка. И этот факт науке известен, поэтому объяснить его не сложно. Это не больше чем декоративный эффект. В такой свече просто присутствуют для фитилька.

Почему пламя свечи горит вертикально?

Еще один вопрос, который крайне важен для познавательных личностей: почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально? Все достаточно просто и ответ есть в школьной программе. Если свеча горит в безветренном пространстве, то это заслуга такого явления как конвенция. У горячего воздуха малая плотность и он вытягивается, стремясь вверх, придавая пламени привычную для нас всех форму. Даже если наклонить свечу в бок, пламя все равно стремиться вверх.

Много магических сил приписывают люди свечам. Например, при колышущемся пламени, можно заподозрить непорядок в доме, семье. Но пусть это останется во власти магов и чародеев. Наука может объяснить, почему пламя горит неравномерно, почему дергается. Даже практические работы на уроках дают научное объяснение этим фактам. Вот примеры некоторых заданий:

Приоткрыть входную дверь и проанализировать, как горит пламя в районе пола возле двери и в верхней части. Если пляшет, прыгает возле пола и отклоняется в сторону комнаты, значит, холодный поток воздуха заходит внутрь. Пламя направлено вверх, в сторону коридора, потоки теплого воздуха выходят.

Затушить свечу и понаблюдать за направлением дыма. Видно, что струйка направлена вверх? Значит, движения холодного, теплого воздуха в комнате нет. Пока парафин не остынет, направление дыма указывает, как горело бы пламя. Небольшую свечу ставят на блюдце и поджигают, затем нарывают стаканом. Пламя сначала вытягивается, заостряется сверху, а затем гаснет. Вывод прост, без доступа кислорода огонь поддерживаться не будет.

Зажечь свечу, видно, что пламя тянется, горит ярко, сильно, но фитиль не сгорает? Материал, из которого изготовлен фитиль, быстро впитывает жидкий парафин, предохраняя его от преждевременного сгорания. Парафин по мере нагревания выделяет углерод, который поддерживает горение.

Если зажечь свечу и заметно, как сильно трепещет пламя, это может говорить об изменении движения теплых и холодных потоков. Оно движется за теплым воздухом и противостоит холодному. Наблюдать за движением пламени горящей свечи интересно. Есть в этом что-то магическое, необыкновенное. Этот огонь успокаивает нервы, умиротворяет душу. Недаром все церковные обряды проводятся с горящими свечами. А ведь многие абсолютно не знают, почему в церквях они постоянно горят.

Почему в церквях постоянно зажигают свечи?

Обычай зажигать свечи во время молитвы достаточно древний. Считается, что пришел он из Византии. Считалось, что огонь от свечи — это символ, указывающий путь человеку. Со временем начали вырабатываться определенные правила для зажигания свечей. Сначала зажигали одну свечу, в то время как выносили Евангелие, и только во время его чтения можно было зажигать все остальные. Позже зажигать свечи стали перед всеми иконами и перед священными церковными предметами.

Этот обычай дошел до нашего времени. Зажигая свечу, человек не только мысленно обращается в молитве к богу. В этот момент он обдумывает свои поступки. И горящая свеча — это символ покаяния, стремления к богу. Она дает возможность понять, что человек грешен и раскаивается в своих грехах, просит прощения не только за себя, а и за своих близких, живых или тех, кого уже нет на этом свете.

Ставить свечи нельзя автоматически. В этот момент сердце каждого должно наполняться покаянием, смирением и ощущением полной любви к тому, кому произносится молитва. Свеча, приобретенная в церкви, это символ безграничной любви и веры, полного покаяния.

Не забывайте ставить свечи дома, когда обращаетесь к всевышнему с просьбами. В горящем виде свеча очищает дом от негативной энергии, а разум наполняет светлыми, позитивными мыслями.

Источник: 1000sovetov.ru

Назад в раздел

Легендарная Тридцатка, маршрут

Через горы к морю с легким рюкзаком. Маршрут 30 проходит через знаменитый Фишт – это один из самых грандиозных и значимых памятников природы России, самые близкие к Москве высокие горы. Туристы налегке проходят все ландшафтные и климатические зоны страны от предгорий до субтропиков, ночёвки в приютах.

Из Бахчисарая в Ялту

Такой плотности туристских объектов, как в Бахчисарайском районе, нет нигде в мире! Горы и море, редкие ландшафты и пещерные города, озера и водопады, тайны природы и загадки истории. Открытия и дух приключений… Горный туризм здесь совсем не сложен, но любая тропа радует чистыми родниками и озерами.

Маршруты: горы — море

Адыгея, Крым. Вас ждут горы, водопады, разнотравье альпийских лугов, целебный горный воздух, абсолютная тишина, снежники в середине лета, журчанье горных  ручьев и рек, потрясающие ландшафты, песни у костров, дух романтики и приключений, ветер свободы! А в конце маршрута ласковые волны Черного моря.

Температура пламени свечи. Как горит пламя свечи

В известной фразе говорится, что можно вечно смотреть на три вещи, и одна из них — огонь. Сейчас в многоквартирных домах можно поставить только электрический камин. Но отличная альтернатива природному теплу и уюту — интерьерные свечи. Но даже такой понятный элемент используйте с осторожностью: температура горения пламени свечи очень высокая.

Процесс горения: несколько малоизвестных фактов

Поджигая фитиль, человек запускает активную термическую реакцию. Любой воск — это углеводород, состоящий из знакомых всем атомов водорода (H) и углерода (С). На самом деле, горение воска в чем-то уникальный процесс, отличающийся от сгорания дерева или бумаги.

Высокая температура возле фитиля расплавляет воск. При этом выделяются уже знакомые молекулы водорода и углерода. Они попадают в пламя (которое держится благодаря кислороду). При реакции с ним возникает углекислый газ и…вода. Точнее пар, т.к. из-за значительной температуры она превращается в газ. 

А градусов от фитиля вполне достаточно, чтобы плавить воск дальше. Так реакция длится, пока у огня есть «топливо» в виде кислорода и воска. Интересно, что:

• для стабилизации горения нужно несколько минут. Даже если сначала пламя слабое, изделие коптит, потом процесс станет нормальным.
• идеальная форма огня — слезинка. Пламя горит чисто не затухая, выделяя пар и углекислый газ.
• сажа, копоть — результат нехватки или избытка кислорода (воска). Сажа — это не что иное, как несгоревшие частицы углерода. Из них же состоит и пучок дыма, уходящий вверх.
• если накрыть свечу стаканом (или другим способом лишить огонь кислорода), она вскоре потухнет. 

Наши насыпные свечи сделаны из качественных материалов и горят стабильно, не выделяя ничего, кроме продуктов реакции. А в дешевые свечи добавляют много парафинастеарина. Он делает производство дешевле, но при горении такая свеча может неприятно пахнуть или коптить. 

Какая самая высокая температура пламени свечи

Еще со школьного курса физики известно, что у пламени есть несколько температурных зон. Многие знают про «фокус», когда человек проводит пальцем или рукой сквозь огонь и не обжигается. Этот феномен связан именно с температурой горения пламени свечи и зонами огня.

Хотя визуально мы видим всего 2 цвета (синий и оранжевый), их 3:

1. Первая зона низкотемпературная. Это синий участок пламени под фитилем. Газы сюда не проникают, поэтому температура колеблется в пределах 600°С. Если быстро провести рукой, получится не обжечься. Таким способом некоторые тушат свечи, просто пережимая фитиль пальцами. Но не повторяйте этого, используйте стакан или специальные гасители.
2. Во второй зоне активно горение. Температура достигает 800-1000°С. Этот участок ярко-желтый или даже красный. Цвет создают раскаленные частицы  углерода. 
3. Третья внешняя зона самая горячая — около 1400°С. Тут сгорает весь углерод. Невозможно долго держать ладонь возле пламени, чтобы не обжечься.

Даже самая высокая температура пламени свечи снижается, если объединить их в связки. Явление объясняют так: тесное соседство помогает вытеснить газ за пределы зон горения до того, как он начнет сжигаться. Т.е. огонь горит, но с менее высокой температурой. Она снижена примерно на 15% или 200°С. 

Температура горения пламени свечи выше, чем у дерева. Несмотря на то, что пламя — не физическое тело, не имеет постоянной формы, массы, оно опасно. Поэтому не стоит игнорировать правила безопасности и играть с огнем.

Особенности конструкции насыпных свечей

Насыпные свечи состоят из подсвечника, фитиля и гранулированного пальмового воска. Их используют как интересный акцент в интерьере. Если вы в поисках изделий нестандартных форм и объемов, то это лучший выбор. 

Чтобы создать элемент, нужно подобрать подсвечник подходящей формы, заполнить его гранулами и вставить фитиль. Это очень удобно для:

• выездных церемоний — гораздо проще перевезти все отдельно, не опасаясь за целостность декора;
• дома — просто хранить, можно экспериментировать с объемом и временем горения;
• фотостудий, кафе, баров, гостиниц — воск используют повторно, нет следов на мебели, а сам декор мобильный.

Главное преимущество насыпной свечи — исключительная безопасность. Если она упадет, то сразу же потухнет. Во время горения не деформируется, потому что подсвечник держит форму. 

Пальмовый воск невероятно экономичен. Он долго горит, не выделяет вредных веществ и используется повторно. Стоимость горения насыпной свечи — всего 1 грн в час. А эстетического удовольствия — на миллион.

Повторное использование еще больше снижает себестоимость. В уже имеющийся подсвечник засыпают новые гранулы или вставляют фитиль в жидкий воск. Он остается в емкости и твердеет, приобретая форму. Это еще одно преимущество перед парафином без подсвечника.

Интерьерные решения со свечами из гранулированного воска

Большой выбор насыпных свечей вы найдете в магазине ukrcandle.com.ua. У нас есть подсвечники разной формы, поэтому можно создать уникальный элемент декора. Воск окрашивают разными цветами: красный, зеленый, синий, желтый. 

Свечи — это самый простой и понятный элемент декора. С его помощью можно создать бесчисленное множество декорированных зон. Это может быть:

1. Дорожка из свечей для свадьбы или торжества.
2. Уютная фотозона на юбилее, дне рождения.
3. Уголок в фотостудии для новогодних сессий.
4. Создание домашней атмосферы в гостиницах.
5. Источник натурального освещения в барах, ресторанах, в т.ч. и на столах.
6. Свет в зоне отдыха дома при чтении книги, просмотре фильмов. Также изделия создают приятную атмосферу в ванной.

Использовать декор можно так, как подскажет ваша фантазия. А для тех, кто уже хочет чтобы было прекрасным все, и то, как свеча горит, и то, как гаснет, есть даже очень милый гаситель пламени свечи. Красота — в деталях. И это тот аксессуар, который дополнит уютный образ, созданный насыпными свечами.

Интерьерная насыпная свеча — не только необычная деталь декора. Ее можно и нужно использовать по прямому назначению как источник света, если вдруг отключили электроэнергию. А подсвечник, гранулы и надежный фитиль помогут провести это время с максимальным удобством: насыпную свечу удобно держать в руках и переносить из комнаты в комнату. И несколько часов без искусственного света уже не покажутся такими трудными и неприятными.

Законы природы и физики связанные с пламенем свечи

Явления, наблюдающиеся в пламени свечи таковы, что нет ни одного закона природы, — который при этом не был бы так или иначе затронут.
М. Фарадей (История свечи. 1861 г.)

Как таковая тепловая энергия использовалась людьми издавна, но сама наука о горении появилась недавно. В 18 веке Ломоносов и Лавуазье определили горение как процесс соединения веществ с кислородом. 

Процесс горения представляет собой образование одних молекул вещества при молекулярном распаде других. При этом нужно знать законы протекания химических реакций, что собственно изучает химическая кинетика.

Химические реакции, при которых выделяется большое количество тепловой энергии почти всегда вызывают ряд физических явлений. Химические и физические процессы при этом взаимосвязаны – скорость химических реакций определяется процессами теплопередачи и диффузии, а температура, давление вещества зависят от интенсивности химических реакций.

Оставим скрытые значения пламени свечи любителям мистики и гаданий и рассмотрим процесс горения свечи с точки зрения физики. Пламя свечи можно условно разделить на три зоны. Первая зона находится ближе всего к фитилю. В этой части пламени происходит только испарение парафина, так как кислород туда не проникает и, соответственно, не происходит сгорание газов. За счет парафина эта зона практически бесцветная. Температура горения здесь составляет 600 °С.

Вторая зона – самая яркая. В ней происходит непосредственно процесс горения. Раскаленные частицы углерода придают оранжевый или алый цвет этой части. Температура тут колеблется в пределах 800 – 1000 °С. Самой горячей является внешняя зона пламени, температура в которой доходит до 1400 °С.

Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему при горении в свече образуется ямочка? Нагретый пламенем свечи воздух поднимается вверх, а его заменяет холодный воздух с боков. За счет холодного воздуха верхний ободок охлаждается и, таким образом, уже расплавившийся воск остается в образовавшейся «чашечке». 

Важная роль при горении свечи отводится фитилю. Он должен сгорать вместе с парафином, без остатка. Толстый фитиль будет коптить, а тонкий даст маленькое пламя свечи, которое будет гаснуть.

Любопытно, что в условиях невесомости невозможно пронаблюдать горение свечи, и если бы не было земного притяжения мы никогда не смогли бы любоваться таким чудом, как рождественская Гуда в свечах. При отсутствии силы тяжести воздух не поднимается вверх. Значит, свежий воздух не сможет достичь зоны горения и свеча погаснет.

Понравилась статья? Посоветуй друзьям:

]]>

строение и описание :: SYL.ru

Огонь сам по себе является символом жизни, значение его трудно переоценить, так как он с давних времен помогает человеку согреться, видеть в темноте, готовить вкусные блюда, а также защищаться.

История пламени

Огонь сопровождал человека еще с первобытного строя. В пещере горел огонь, утепляя и освещая ее, а отправляясь за добычей, охотники брали с собой горящие головни. На смену им пришли просмоленные факелы — палки. С помощью них освещались темные и холодные замки феодалов, а громадные камины отапливали залы. В античные времена греки использовали масляные лампы – глиняные чайнички с маслом. В 10-11 веках стали создавать восковые и сальные свечи.

В русской избе до многие столетия горела лучина, а когда в середине 19 века из нефти начали добывать керосин, в обиход вошли керосиновые лампы, позже — газовые горелки. Ученые и сейчас занимаются изучением строения пламени, открывая новые его возможности.

Цвет и интенсивность огня

Для получения пламени необходим кислород. Чем больше кислорода, тем лучше процесс горения. Если раздувать жар, то в него попадает свежий воздух, а значит – кислород, и когда тлеющие кусочки дерева или угольки разгораются, возникает пламя.

Пламя бывает разных цветов. Дровяное пламя костра танцует желтым, оранжевым, белым и голубыми цветами. Цвет пламени зависит от двух факторов: от температуры горения и от сжигаемого материала. Для того чтобы увидеть зависимость цвета от температуры, достаточно проследить за накалом электрической плиты. Сразу после включения спирали нагреваются и начинают светиться тусклым красным цветом.

Чем больше они накаляются, тем ярче становятся. И когда спирали достигают наивысшей температуры, они становятся яркого оранжевого цвета. Если бы можно было накалить их еще больше, они бы изменили свой цвет к желтому, белому, и, в конце концов, к голубому. Голубой цвет обозначал бы наивысшую степень нагрева. Подобное происходит и с пламенем.

От чего зависит строение пламени?

Оно мерцает разными цветами, в то время, когда фитиль сгорает, проходя сквозь тающий воск. Огонь требует доступ кислорода. Когда свеча горит, в середину пламени, возле дна, много кислорода не попадает. Поэтому оно выглядит более темным. Но вершина и бока получают много воздуха, поэтому там пламя очень яркое. Оно нагревается более чем 1370 градусов по Цельсию, это делает пламя свечи в основном желтого цвета.

А в камине или в костре на пикнике можно увидеть даже больше цветов. Дровяной огонь горит при температуре ниже, чем свеча. Поэтому он выглядит больше оранжевым, чем желтым. Некоторые частицы углерода в огне очень горячие и придают ему желтизны. Минералы и металлы, такие как кальций, натрий, медь, нагреты до высоких температур, придают огню разнообразные цвета.

Цвет пламени

Химия в строении пламени играет немалую роль, ведь его различные оттенки происходят от разных химических элементов, которые находятся в горящем топливе. Например, в огне может присутствовать натрий, который входит в состав соли. Когда натрий горит, он излучает яркий желтый свет. Еще в огне может быть кальций – минерал. Например, кальция очень много в молоке. Когда кальций нагревается, он излучает темно-красный свет. А если в огне присутствует такой минерал, как фосфор, он даст зеленоватый цвет. Все эти элементы могут быть как в самом дереве, так и других материалах, попавших в огонь. В конце концов, смешивание всех этих разных цветов в пламени может образовать белый цвет – совсем как радуга цветов, собранных вместе, образует солнечный свет.

Откуда берется огонь?

Схема строения пламени представляет собой газы в горящем состоянии, в которых находятся составные плазмы или твердые дисперсные вещества. В них происходят физические и химические превращения, которым сопутствует свечение, выделение тепла и нагрев.

Языки пламени образовывают процессы, сопровождаемые горением вещества. Если сравнивать с воздухом, газ имеет меньшую плотность, но под действием высокой температуры он поднимается вверх. Так и получаются долгие или короткие языки пламени. Чаще всего имеет место мягкое перетекание одной формы в другую. Чтобы увидеть такое явление, можно включить горелку обычной газовой плиты.

Огонь, воспламенившийся при этом, не будет равномерным. Зрительно пламя можно разделить на три главные зоны. Простое изучение строения пламени свидетельствует о том, что различные вещества горят с формированием разного типа факела.

При воспламенении газовоздушной смеси сначала формируется короткое пламя, с голубым и фиолетовым оттенком. В нем можно рассмотреть зелено-голубое ядро в форме треугольника.

Зоны пламени

Рассматривая, какое строение имеет пламя, выделяют три зоны: во-первых, предварительную, где начинается нагрев смеси, выходящей из отверстия горелки. После нее идет зона, где совершается процесс горения. Эта область захватывает верх конуса. Когда не хватает притока воздуха, сгорание газа идет частично. При этом образовываются оксид углерода и остатки водорода. Их горение происходит в третьей зоне, где присутствует хороший доступ кислорода.

Для примера представим строение пламени свечи.

Схема горения включает:

• первую — темную зону;
• вторую – зону свечения;
• третью — прозрачную зону.

Нитка свечи не поддается горению, а только совершается обугливание фитиля.

Строение пламени свечи представляет собой раскаленный поток газа, поднимающийся вверх. Процесс начинается с нагревания, пока не происходит испарение парафина. Зону, прилежащую к нити, именуют первой областью. Она имеет незначительное свечение голубого оттенка из-за избытка количества горючего материала, но малого поступления кислорода. Тут происходит процесс частичного сгорания веществ с образованием чадного газа, который затем окисляется.

Первую зону охватывает светящаяся оболочка. В ней находится достаточный объем кислорода, который способствует окислительной реакции. Именно здесь при интенсивном накаливании частичек оставшегося топлива и угольных частичек наблюдается эффект свечения.

Вторая зона охвачена чуть заметной оболочкой с высокой температурой. В нее проникает много кислорода, что содействует полному сгоранию топливных частичек.

Пламя спиртовки

Для различных химических опытов применяют мелкие резервуары со спиртом. Их именуют спиртовками. Строение пламени подобно свечному, но все же имеет свои особенности. Фитиль просачивается спиртом, чему содействует капиллярное давление. При достижении вершины фитиля происходит испарение спирта. В виде пара он воспламеняется и горит при температуре не больше 900 °C.

Строение пламени спиртовки имеет обычную форму, оно почти бесцветное, со слегка голубоватым оттенком. Его зоны более размытые, чем у свечи. В спиртовой горелке, основа пламени находится над калильной сеткой горелки. Углубление пламени ведет к снижению объема темного конуса, а из отверстия выходит светящаяся зона.

Химические процессы в пламени

Процесс окисления проходит в неприметной зоне, которая расположена вверху и имеет наивысшую температуру. В ней частички продукта горения поддаются окончательному сгоранию. А излишек кислорода и нехватка топлива ведут к сильному процессу окисления. Этой способностью можно пользоваться при быстром нагревании веществ над горелкой. Для этого вещество окунают в верхушку пламени, где горение совершается значительно быстрее.

Восстановительные реакции происходят в центральной и нижней части пламени. Тут находится достаточный запас горючего и небольшой доступ кислорода, необходимый для процесса горения. При добавлении в эти зоны кислородсодержащих веществ происходит отщепление кислорода.

Как восстановительное пламя рассматривают процесс распада железа двухвалентного сульфата. При проникновении FeSO₄ в середину факела, происходит сначала его нагрев, а потом распад на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В этой реакции происходит восстановление серы.

Температура огня

Для любой области пламени свечки или горелки свойственны свои показатели температуры, зависящие от доступа кислорода. Температура открытого пламени в зависимости от зоны может меняться от 300 °C до 1600 °C. Примером выступает диффузионное и ламинарное пламя, строение трех его оболочек. Конус пламени в темной области имеет температуру нагрева до 360 °C. Над ним расположена зона свечения. Ее температура нагрева варьируется от 550 до 850 °C, что приводит к расщеплению горючей смеси и процессу ее сгорания.

Наружная область слегка заметна. В ней нагрев пламени достигает 1560 °C, что объясняется свойствами молекул горящего вещества и скоростью поступления окислителей. Здесь процесс горения самый энергичный.

Очищающий огонь

В пламени заключается огромный энергетический потенциал, свечки используются в ритуалах очищения и прощения. А как приятно посидеть возле уютного камина тихими зимними вечерами, собравшись семьей и обсуждая все, что произошло за день.

Огонь, пламя свечи несут громадный заряд позитивной энергии, ведь недаром сидящие у камина ощущают покой, уют и умиротворение в душе.

Структура пламени свечи — 3 зоны и их накал

Последнее обновление: 25 мая 2020 г., Teachoo

Пламя свечи состоит из 3 частей — внутренней зоны, средней зоны и внешней зоны.

Самая сокровенная зона (темная)

Это самая сокровенная зона

Это наименее горячая часть пламени

Это несгоревшая часть пламени, содержащая пары парафина, поскольку сгорание не завершено из-за недостатка кислорода.

Средняя зона (желтый)

Это светящаяся зона (это означает, что она излучает свет)

Это средняя часть пламени

Он самый яркий (дает больше всего света)

Есть частичное сгорание, поэтому он умеренно горячий

Желтого цвета

Другая зона (синий)

Это несветящаяся зона (это означает, что она не излучает свет)

Это крайняя часть пламени

Это синий цвет

Здесь полное сгорание, поэтому очень жарко.

Вопросы

NCERT Вопрос 13 —

Абида и Рамеш проводили эксперимент, в котором вода должна была нагреваться в химическом стакане.Абида держала мензурку рядом с фитилем в желтой части пламени свечи. Рамеш держал стакан в самой внешней части пламени. Чья вода нагреется быстрее?

Посмотреть ответ

Какую зону пламени ювелиру следует использовать для плавки металлов?

Посмотреть ответ

Подпишитесь на наш канал Youtube — https://you.tube/teachoo

,

Свеча науки — Национальная ассоциация свечей

За красотой и светом пламени свечи скрывается много химии и физики. На самом деле, ученые были очарованы свечами на протяжении сотен лет.

В 1860 году Майкл Фарадей прочитал свою ныне известную серию лекций по химической истории свечи, продемонстрировав десятки научных принципов посредством своих внимательных наблюдений за горящей свечой.

В конце 1990-х НАСА подняло исследования свечей на новый уровень, проводя эксперименты с космическими челноками, чтобы узнать о поведении пламени свечей в условиях микрогравитации.

Ученые из университетов и исследовательских лабораторий по всему миру продолжают проводить эксперименты со свечами, чтобы больше узнать о пламени, выбросах и горении свечей.

И, конечно же, тысячи студентов каждый год изучают принципы тепла, света и горения в школьных научных проектах с использованием свечей.

Щелкните здесь для получения идей и советов по научным проектам

Как горят свечи

Все воски в основном являются углеводородами, что означает, что они в основном состоят из атомов водорода (H) и углерода (C).

Когда вы зажигаете свечу, жар пламени плавит воск возле фитиля. Этот жидкий воск затем вытягивается через фитиль за счет капиллярного действия.

Тепло пламени испаряет жидкий воск (превращает его в горячий газ) и начинает расщеплять углеводороды на молекулы водорода и углерода. Эти испаренные молекулы втягиваются в пламя, где они вступают в реакцию с кислородом воздуха с образованием тепла, света, водяного пара (H ₂ O) и диоксида углерода (CO ₂ ).

Приблизительно одна четверть энергии, создаваемой горением свечи, выделяется, когда тепло излучается от пламени во всех направлениях.

Создается достаточно тепла, чтобы излучать обратно и расплавлять больше парафина, чтобы поддерживать процесс сгорания, пока топливо не будет израсходовано или тепло не будет устранено.

Когда вы впервые зажигаете свечу, для стабилизации процесса горения требуется несколько минут. Пламя может сначала мерцать или немного дымиться, но как только процесс стабилизируется, пламя будет гореть чисто и устойчиво в форме тихой капли, выделяя углекислый газ и водяной пар.

Тихо горящее пламя свечи — очень эффективный механизм сгорания. Но если в пламя попадает слишком мало или слишком много воздуха или топлива, оно может мерцать или вспыхивать, и несгоревшие частицы углерода (сажа) вылетают из пламени прежде, чем они полностью воспламенится.

Клочок дыма, который вы иногда видите, когда мерцает свеча, на самом деле вызван несгоревшими частицами сажи, которые вышли из пламени из-за неполного сгорания.

Нажмите здесь для исследования свечей

Цвета пламени свечи

Если вы внимательно посмотрите на пламя свечи, вы увидите синюю область у основания пламени.Выше находится небольшой темно-оранжево-коричневый участок, а над ним — большая желтая область, которую мы связываем с пламенем свечи.

В богатой кислородом голубой зоне молекулы углеводородов испаряются и начинают распадаться на атомы водорода и углерода. Здесь водород первым отделяется и вступает в реакцию с кислородом с образованием водяного пара. Здесь часть углерода сгорает с образованием диоксида углерода.

Темная или оранжево-коричневая область содержит относительно мало кислорода. Именно здесь различные формы углерода продолжают разрушаться, и начинают формироваться небольшие затвердевшие частицы углерода.

По мере того, как они поднимаются, вместе с водяным паром и углекислым газом, образующимися в голубой зоне, они нагреваются примерно до 1000 градусов по Цельсию.

В нижней части желтой зоны увеличивается образование частиц углерода (сажи). Поднимаясь, они продолжают нагреваться, пока не загорятся до накала и не испускают полный спектр видимого света. Поскольку желтый участок спектра является наиболее доминирующим при воспламенении углерода, человеческий глаз воспринимает пламя как желтоватое.Когда частицы сажи окисляются в верхней части желтой области пламени, температура составляет примерно 1200 ^o C.

Четвертая зона свечи (иногда называемая вуалью) — это слабый внешний синий край, который простирается от синей зоны у основания пламени и вверх по сторонам конуса пламени. Он синий, потому что он непосредственно встречается с кислородом воздуха и является самой горячей частью пламени, обычно достигающей 1400 ^o C (2552 ^o F).

Почему пламя свечи всегда указывает вверх

Когда горит свеча, пламя нагревает окружающий воздух и начинает подниматься.По мере того, как этот теплый воздух движется вверх, более холодный воздух и кислород устремляются в нижнюю часть пламени, чтобы заменить его.

Когда этот более холодный воздух нагревается, он тоже поднимается вверх и заменяется более холодным воздухом у основания пламени.

Это создает непрерывный цикл восходящего движения воздуха вокруг пламени (конвекционный поток), который придает пламени удлиненную или каплевидную форму.

Поскольку «вверх» и «вниз» зависят от силы тяжести Земли, ученые задались вопросом, как будет выглядеть пламя свечи в космическом пространстве, где сила тяжести минимальна и на самом деле нет ни подъема, ни опускания.

В конце 1990-х ученые НАСА провели несколько экспериментов с космическими кораблями, чтобы увидеть, как пламя свечи ведет себя в условиях микрогравитации. Как вы можете видеть на фотографиях НАСА ниже, пламя свечи в условиях микрогравитации имеет сферическую форму, а не вытянутую на Земле. Без силы тяжести теплый воздух не может подниматься вверх и создавать конвекционное течение.

Пламя свечи при нормальной гравитации

Пламя свечи в условиях микрогравитации

Интересное чтение

Химическая история свечей
(серия лекций Майкла Фарадея 1860 г. в Лондоне)
www.bartleby.com

Свечи в условиях микрогравитации
(исследования свечей в рамках космической программы НАСА)
www.microgravity.gov

Candlestick Rocket Ship
(эксперименты НАСА с использованием парафинового воска в качестве ракетного топлива.)
www.science.nasa.gov

Физика и химия, лежащие в основе бесконечного обаяния пламени свечи
(Автор Джерл Уокер. Первоначально напечатано в Колонке ученых-любителей, Scientific American, апрель 1978 г.)
www.bashaar.org.il

,