×
В пламени свечи есть что-то гипнотическое: оно танцует, мерцает и излучает тепло. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что на самом деле происходит внутри этого крошечного светящегося «слёзного» пламени? Что именно горит — фитиль или воск? И куда девается воск по мере того, как свеча становится короче?
На Табо мы считаем, что понимание научных основ горения пламени углубляет наше восхищение каждой созданной нами свечой. Путь свечи — от твёрдого воска до невидимого газа — это удивительная история физики и химии, история превращений, которая веками завораживала учёных — от Майкла Фарадея до современных исследователей.
В этой статье мы приглашаем вас отправиться в это путешествие: от момента, когда вы чиркаете спичкой, до последнего клубка дыма. Вы узнаете, почему свеча горит именно так, из чего состоит пламя и почему выбор типа воска имеет большее значение, чем может показаться на первый взгляд.
Прежде чем понять, как горит свеча, необходимо знать, что именно мы сжигаем.
Большинство современных свечей изготавливаются из парафиновый воск парафина — побочного продукта нефтепереработки. Парафин представляет собой смесь нескольких высокомолекулярных алканов, в первую очередь докозана (C₂₂H₄₆) и октакозана (C₂₈H₅₈) это длинные цепочки атомов углерода и водорода. Пафиновый воск содержит примерно 85 % углерода и 14 % водорода.
Воск пропитан фитиль , обычно изготовленным из плетёного хлопка или другого впитывающего материала. Основная функция фитиля — не гореть (хотя со временем он обугливается), а служить системой подачи топлива — миниатюрным топливным насосом, который поднимает расплавленный воск в пламя.
Когда вы чиркаете спичкой и подносите её к фитилю, вы обеспечиваете начальную энергию, необходимую для запуска процесса. Тепло от пламени спички повышает температуру воска в непосредственной близости от фитиля.
В этот момент три события происходят почти одновременно:
Первый воск плавление . Это физическое изменение — воск меняет своё агрегатное состояние из твёрдого в жидкое, однако его химический состав остаётся неизменным.
Второй , расплавленный жидкий воск поднимается вверх по фитилю. Каким образом? Благодаря капиллярное действие — той же силе, которая поднимает воду через бумажное полотенце -. Фитиль действует как губка, впитывая жидкий воск и перенося его к пламени.
Третье , когда жидкий воск достигает тепла пламени, он испаряется — превращаясь из жидкости в газ. Это ещё одно физическое изменение, однако именно этот этап является ключевым для возможности горения. -.
Вот основная идея, которая удивляет многих людей: сам воск никогда не горит в твёрдом или жидком состоянии. Горит пар воска — газообразная форма воска.
Как только воск испаряется, начинается настоящее волшебство. Пары воска поднимаются по фитилю и смешиваются с кислородом окружающего воздуха. При достаточно высокой температуре — примерно 600°C (1112°F) для парафинового воска — пар воска воспламеняется.
Это воспламенение представляет собой химическая реакция называется сгорания химическую реакцию. Молекулы углеводородов в парах воска реагируют с кислородом (O₂), образуя диоксид углерода (CO₂) и воду (H₂O) -.
Упрощённое химическое уравнение выглядит следующим образом:
Воск (углеводороды) + O₂ → CO₂ + H₂O + тепло + свет -
В ходе этой реакции энергия выделяется в двух формах: тепло (который поддерживает горение свечи), и светлый (свечение, которое мы видим как пламя).
После того как свеча зажжена, она становится самообеспечивающийся . Тепло от пламени плавит твёрдый воск, который поднимается по фитилю, испаряется и сгорает — выделяя дополнительное тепло для продолжения этого цикла -. Именно поэтому свеча будет гореть устойчиво до тех пор, пока воск не исчерпается или пламя не будет потушено.
Как объясняет один из источников: «Пламя выделяет достаточное количество тепла, чтобы сама свеча поддерживала эту цепную реакцию: пламя нагревает воск на поверхности, расплавляя его; расплавленный воск поднимается по фитилю за счёт капиллярного эффекта, затем превращается в пар и сгорает в пламени».
Если внимательно посмотреть на пламя свечи, можно заметить, что оно неоднородно. Оно имеет структуру. Учёные делят пламя на три отдельные зоны :
Это самый внешний слой пламени, где пары воска вступают в полный контакт с кислородом из воздуха. Поскольку горение здесь наиболее полно, эта зона является самой яркой а также самой горячей — температура достигает уровня, при котором спичка обугливается примерно за одну секунду -.
Средняя зона, где горение происходит менее полно здесь меньше кислорода, поэтому часть пара воска сгорает лишь частично. Эта зона — регулятор яркости и охладитель менее горячая, чем внешняя часть пламени.
Самая внутренняя область, непосредственно над фитилем. В этой зоне содержится в основном негоревший пар воска который ещё не вступил в реакцию с кислородом -. Это самые крутые самая прохладная часть пламени — настолько прохладная, что можно на мгновение провести через неё предмет, не вызвав его воспламенения.
Классическая форма пламени свечи в виде слезы неслучайна. Она является результатом конвекция конвекции. По мере того как горячие газы от сгорания поднимаются вверх, их место занимает более холодный и плотный воздух снизу -2. Это обеспечивает непрерывный приток свежего кислорода к пламени.
Если зажечь свечу в невесомость , где конвекция не происходит, пламя примет форму сферный вместо привычной каплевидной. Знакомая нам форма на самом деле является результатом совместного действия силы тяжести Земли и физики нагретого и охлаждённого воздуха.
Погасите свечу — и вы увидите тонкую струйку белый дым над фитилем. Что это за дым?
Это пар воска который остыл и снова конденсировался в мельчайшие твёрдые частицы воска . Фитиль и окружающий воск остаются горячими в течение нескольких секунд после того, как пламя погасло, поэтому испарение продолжается — однако без пламени для сжигания пара он просто уходит в воздух и конденсируется.
Вот классический фокус для вечеринок: если поднести горящую спичку к этому белому дыму сразу после того, как задуваете свечу, пламя пройдёт вдоль дыма и вновь зажжёт свечу — даже не касаясь фитиля. Это происходит потому, что в дыме содержится негоревший пар воска, который остаётся воспламеняемым.
Если вы когда-либо наблюдали, как свеча постепенно сгорает, то, возможно, задавались вопросом: куда девается весь этот воск? Он просто не исчезает.
Воск превращается в невидимые газы — углекислый газ и водяной пар, — которые рассеиваются в воздухе -. Пока воск не стекает в сторону от пламени, оно полностью его потребляет, оставляя нет золы позади -.
При правильном горении свечи единственное видимое изменение — это уменьшение высоты самой свечи. Масса воска не исчезла; она просто изменила форму — из твёрдого вещества, которое можно увидеть, в газы, которые невозможно увидеть.
На Табо , мы выбираем пчелиный воск для наших свечей — не только из-за его красоты и символизма, но и благодаря превосходным характеристикам горения.
Пчелиный воск имеет температуру плавления около 62–64 °C (144–147 °F) — значительно выше, чем у парафина. Более высокая температура плавления означает, что пчелиный воск горит горячее и более полно , сокращая образование негорючих частиц углерода (кипящего сажевого налёта).
Поскольку пчелиный воск является натуральным продуктом, а не побочным продуктом нефтепереработки, он не содержит синтетических добавок или замедлителей горения. Он горит с яркое, ровное пламя и выделяет практически без копоти и дыма при правильном сгорании.
При горении пчелиного воска в воздух выделяются отрицательные ионы эти ионы. Они связываются с положительно заряженными частицами, присутствующими в воздухе — такими как пыль, пыльца и споры плесени — нейтрализуя их и тем самым эффективно очистка воздуха очищая воздух, которым вы дышите.
Чистый пчелиный воск при горении выделяет мягкий, естественный аромат мёда и нектара. Он никогда не бывает навязчивым — лишь тонкое напоминание о том, что это пламя исходит от живых существ, от цветов, от сладости творения.
Если вы зажигаете ароматическую свечу, процесс перехода от твёрдого состояния к газообразному становится несколько сложнее. Ароматические масла смешиваются с воском, и при испарении воска молекулы аромата высвобождаются в воздух вместе с паром воска.
Именно поэтому свеча способна наполнить ароматом целую комнату даже при небольшом пламени — запах переносится тем же процессом испарения, который поддерживает горение пламени.
Понимание того, как горит свеча, также помогает нам уважать её силу:
Никогда не оставляйте горящую свечу без присмотра. Пламя поддерживается постоянным поступлением топлива и кислорода — и будет продолжать гореть до тех пор, пока один из этих компонентов не исчерпается.
Храните свечи подальше от сквозняков. Сквозняки вызывают мерцание пламени, что может привести к неравномерному горению, образованию копоти и даже к пожароопасной ситуации.
Перед каждым зажиганием обрезайте фитиль до длины ¼ дюйма. Слишком длинный фитиль создаёт более крупное и горячее пламя, которое быстрее сжигает воск и образует больше копоти.
Прекратите сжигание, когда останется всего ½ дюйма воска. Сжигание после этой точки повышает риск перегрева сосуда, что может привести к его растрескиванию или разрушению.
Каждый раз, зажигая свечу, вы становитесь свидетелем одного из самых изысканных преобразований в природе. Твёрдый кусок воска под действием тепла превращается сначала в жидкость, затем в газ, после чего возникает пламя — и, наконец, невидимые газы, которые улетучиваются в воздух.
Это путешествие требует точных условий: правильной температуры, подходящего топлива и необходимого количества кислорода. И это путешествие веками привлекало учёных — от знаменитых рождественских лекций Майкла Фарадея об истории свечи с химической точки зрения до современных исследователей, изучающих динамику пламени в условиях микрогравитации.
На Табо , мы гордимся тем, что участвуем в этом путешествии. Наши свечи из пчелиного воска изготавливаются с особой тщательностью и предназначены для чистого и красивого горения, превращаясь из твёрдого воска в тёплый свет и чистый воздух.
В следующий раз, когда вы зажжёте одну из наших свечей, на мгновение понаблюдайте за пламенем. Подумайте о невероятном процессе, происходящем внутри этой крошечной слезы огня — от твёрдого состояния к жидкому, а затем к газообразному, от воска к свету, от земли к воздуху.
Это, по сути, настоящее чудо.
Ждем начала наших долгосрочных и дружественных отношений.
EN
