Що ми знаємо про парафінові свічки та температуру полум'я?
Продовжую і закінчую тему вогню і свічок, розпочату в недавніх статтях.
Трохи історії
Перш, ніж почати, хочу порадити тим, хто зацікавився темою свічок та вогню, почитати чудову книгу англійського вченого Майкла Фарадея «Історія свічки». Її легко можна знайти і безкоштовно скачати в інтернеті. влаштування свічки та полум'я.
Є припущення, що вперше свічки з'явилися у Стародавньому Єгипті. Матеріалом для них служили рослинні та тваринні жири, наприклад, яловиче або бараняче сало.
Гніти спочатку робили з трісок, потім стали використовувати вимочену серцевину тростини.
Пізніше, вже в Середні віки, ґноти стали робити з туго скручених або плетених рослинних волокон. Щоб вони краще горіли, їх змочували розчинами селітри або хлористого амонію.
В даний час гніт роблять з бавовняних ниток, які просочують розчинами солей фосфорної та борної кислот.
Самі свічки зовні були зовсім далекі від нинішніх – миски з налитим у них жиром.Трохи пізніше з'явилися і більш-менш схожі на нинішні форми свічок – коли почали використовувати обрізки тієї ж очерету, бамбука чи очерету. Загалом, хто на що здатний. Кінець цього свавілля поклали древні римляни, які здогадалися, як використовувати властивості тваринного жиру. Якщо він дуже швидко застигає, то чи не використовувати його як форму, не заморочуючись з миски і судинами з очерету?
Сказано – зроблено. Так з'явилися свічки, які почали називати моканими чи маканими. Для їх виготовлення гнот опускали в розтоплений жир і чекали, поки він застигне, покривши гнот тонким шаром. Потім знову опускали (макали) у розтоплений жир, отримуючи таким чином другий шар. І знову, і знову… Така технологія виготовлення свічок проіснувала аж до 15 століття.
Саме в 15 столітті невгамовні французи вигадали використовувати литі форми для свічок. Гнот пропускали через форму конусовидної форми, заливали її свічковою масою (крім воску, він не підходив для цього), чекали, поки застигне, після чого витрушували отриманий продукт, в результаті виходила конічна свічка, що стоїть на стійкій широкій основі.
Не забуваємо, що досі йшлося про сальні сальні. Їх явним недоліком було те, що вони смердили (самі знаєте, який неприємний запах видає нагрітий тваринний жир) і нещадно чадили, покриваючи все в житло кіптявою.
Історія свічок із жиру закінчилася лише на початку 19 століття, коли французький хімік Мішель Ежен Шевроль синтезував стеарин. З його появою закінчилася ера кіптяви та неприємного запаху. Натомість постала проблема виготовлення — технології макання та лиття не годилася через свою невисоку продуктивність.
Одвічні противники французів – англійці – придумали нову технологію виготовлення свічок, де свічки з форми виймалися автоматично. Завдяки цій вигадці виробництво свічок різко побільшало.
А коли в 1850 році було отримано парафін, для вогню настало справжнє свято - всі житла висвітлилися чистими свічками, що не пахнуть. Їхній недолік, щоправда, був у тому, що парафін має низьку температуру плавлення, і такі свічки швидко опливали, тому їх почали робити із суміші парафіну зі стеарином, отримавши чудовий засіб для освітлення житла.
Але це виявилося лебединою піснею свічки – технології на місці не стояли, спочатку з'явилися гасові лампи, а наприкінці 19 століття – й електричні. У 1879 році Едісон вразив світ лампою розжарювання.
Чим закінчилося діло, ми знаємо. Електричне освітлення зараз скрізь. Найбільше свічок, мабуть, використовується церквою. Також свічки залишилися як атрибут романтичних вечорів та данина енергетикам із раптовими відключеннями світла.
Колись, років зо три тому, я писала невелику розповідь, з якою брала участь в інтернет-конкурсі фантастичних оповідань. Я не пройшла навіть у відбірковий тур, оскільки моя розповідь не вписалася в умови конкурсу, ну та гаразд. Все одно це був лише випадковий, спонтанний сплеск моїх літературних здібностей, який затих так само швидко, як і почався. Більше я навіть не намагалася нічого писати.
Щоб розповідь не валялася просто так «у столі» (на жорсткому диску комп'ютера тобто), викладаю його сюди, не пропадати ж добру. Загляньте, якщо цікаво, він частково пов'язаний зі свічками.
Як «працює» свічка
Якщо у вас вдома є свічка, спробуйте запалити парафін, з якого вона зроблена.Я маю на увазі, не підпаліть ґнот, а спробуйте підпалити сам парафін, тобто тверду речовину, «тіло» свічки. Вийшло?
А тепер підпаліть ґнот. Парафін, що стикається з ним, тане, утворюючи навколо гніт поглиблення, заповнене рідким парафіном. А тепер нахиліть свічку так, щоб калюжка рідкого парафіну потекла і потрапила на гніт. Що вийшло?
Такий досвід ми проробляли із сином, коли «грали з вогнем», про що я писала у двох попередніх статтях. Рідкий парафін загасив вогонь як звичайна вода. Чому так відбувається?
Справа в тому, що гніт, як я вже писала вище, зроблений зі скручених або плетених ниток. Ось дивіться, я спеціально розібрала звичайну свічку магазину. У ній ґнот виконаний плетеною «кіскою».
Таким чином, площа поверхні у гніт досить велика. Розплавлений біля основи гніт рідкий парафін просочує гніт і з його капілярах піднімається вгору, в зону горіння. Там температура досить висока, парафін починає випаровуватись, і ось якраз ці пари і горять.
Таким чином, ті, хто думають, що горить ґнот, помиляються, це горять пари парафіна. Гнот служить своєрідним транспортом, що доставляє парафін в зону горіння - розплавлений від тепла парафін піднімається по капілярах гніт вгору і горить.
Властивості полум'я
Полум'я має форму конуса за рахунок того, що потоки повітря, що піднімаються, обтікають його з усіх боків. Продукти горіння, що утворюються, - вуглекислий газ і вода - піднімаються вгору разом з теплим повітрям, нагрітим, від вогню, утворюючи язичок полум'я. Потоки повітря охолоджують зовнішню поверхню свічки, тому спокійно можна тримати рукою майже без ризику обпектися.Я кажу «майже», тому що парафін, що плавиться і стікає, все-таки досить гарячий, температура тут може бути в межах 45-65 градусів. Звичайно, смертельний опік ви не отримаєте, але приємно також не буде.
Як я вже розповідала в одній з попередніх статей, полум'я свічки складається з трьох досить добре видимих зон різного кольору. Наведу фото, взяте мною з інтернету:
Нижня частина полум'я має синьо-фіолетовий колір. Тут знаходяться важкі пари парафіну, які змішані із повітрям. Якщо ви внесете в цю частину сірник, то вона загориться лише згодом, не відразу. Ця частина менш гаряча, вона має температуру 300-350 градусів. Деякі спритники навіть демонструють залихватське гасіння свічки пальцями саме в цій частині полум'я.
У другій частині температура полум'я сягає 500-800 градусів. Тут найяскравіше полум'я через те, що саме тут відбувається розкладання вуглеводнів, частинки чистого вугілля, що утворюються, сильно розжарюються і випромінюють світло. Саме через це вугілля, що утворюється, свічка іноді може коптити - якщо він згоряє не повністю з якихось причин. Наприклад, мало кисню або гніт зроблений з невідповідного матеріалу. Тоді вуглець і випадає у вигляді сажі - кіптяви.
Найгарячіша частина – верхня. Якщо пам'ятаєте, на уроках хімії в школі вчитель напевно говорив вам під час практичних та лабораторних робіт, що пробірку потрібно нагрівати у верхній частині полум'я, то вона швидше нагріється. Тут температура 900–1500 градусів. У цій зовнішній частині полум'я повністю згоряють вуглеводні з утворенням вуглекислого газу та води. Це полум'я мало видно, воно майже світиться.
Чому такий розкид температур, наприклад, 900-1500 градусів? Це залежить від природи згоряючої речовини, а також концентрації та швидкості підведення до нього окислювача, наприклад, кисню повітря або чистого кисню (наприклад, в лабораторних умовах).
Чи не плутаємо!
Не плутатимемо віск, стеарин і парафін. Це три різні речовини.
Віск складається із складних ефірів жирних кислот рослинного та тваринного походження.
Стеарин – це воскоподібна суміш пальмітинової та стеаринової кислот (іноді ще є олеїнова), що містить домішки деяких інших насичених та ненасичених жирних кислот. Стеарин жирний на дотик (звідси і походить назва – від грецького слова stear – сало, жир), білого або жовтуватого кольору, плавиться при температурі 50-65 градусів.
Парафін – суміш насичених вуглеводнів, також має воскоподібну консистенцію, безбарвний. Він легший за воду, плавиться в інтервалі температур 45-65 градусів.
Отримують його переважно при переробці нафти. При кімнатній температурі він хімічно інертний, а за високої температури згоряє з утворенням вуглекислого газу та води.
Саме з нього нині готують свічки у промисловому масштабі. Якщо ви хочете зробити свічку самостійно, то можете знайти і купити для цього в різних інтернет-магазинах і віск, і стеарин, і парафін. Загалом все, що забажаєте.
Про те, як зробити свічку своїми руками, я зараз не розповідатиму. Можливо, трохи згодом напишу про це окрему статтю.
Ще трохи похимічим
Які ще експерименти можна провести зі звичайною парафіновою свічкою?
Задуйте її. Дивіться, від гніт йде шлейф диму з досить сильним запахом. Спробуйте швидко підпалити цю стрічку, що димить. Ви побачите, як полум'я побіжить по ній до ґноту, і той знову загориться.
Так відбувається тому, що цей білий шлейф, що йде від задутої свічки, це пара парафіну, які не встигли згоріти.
Ось і все сьогодні. Сподіваюся, ця стаття була цікавою для вас.
А я трохи похвалюся: нещодавно брала участь у конкурсі з в'язання домашніх тапочок на блозі Ольги Смирнової і несподівано отримала приз за свій невеликий майстер-клас з в'язання тапочек-следков. Було дуже приємно
Успіхів! До зустрічі у наступній статті!
ДітиChemistry тепер є і в соціальних мережах. Приєднуйтесь зараз! Google+ , В контакті , Однокласники , Facebook , Twitter
Будова полум'я свічки
Люди з незапам'ятних часів поклонялися і поклоняться вогню в різних його іпостасях. На хвилинку задумайтеся полум'я свічки відрізняється від полум'я багаття лише розміром та температурою! У решті їх суть і будова однакова. Придивіться уважно в полум'я свічки і Ви побачите строго певні зони полум'я. Візуально їх виділяють три. Різні зони пофарбовані по-різному і ідентичні від свічки до свічки в будь-якому куточку світу незалежно від використовуваного свічкового матеріалу*. Без сумніву, така будова має сакральний зміст!
У цій статті ми коротко і просто розповімо про відомі фізичні властивості полум'я свічки, дана інформація буде особливо корисна тим, хто хоче стати справжнім професіоналом у виготовленні свічок (див. статтю помилки в горінні гніт).
*Примітка: нормальні умови, а не лабораторні умови.
З хімічної точки зору горіння виглядає так:
У процесі горіння відбувається розщеплення складних вуглеводнів (парафін, стеарин, віск тощо) під дією кисню до вуглекислого газу та води.Процес горіння відбувається безперервно за рахунок підйому (як у капілярі) по гніт розплавленого свічкового матеріалу з подальшим його спалюванням.
Примітка: Полум'я - зона, що світиться, що утворюється при горінні.
Полум'я свічки розділене на різні області, що світяться і температурні, які легко видно неозброєним оком:
1 - свічка
2 - гніт, вигнутий до краю полум'я зі кінчиком, що світиться
3 - синя зона горіння:
- розташована в нижній частині полум'я та з боків, розташована після "темної" зони;
- колір полум'я обумовлений великою кількістю кисню (якщо свічку помістити в лабораторних умовах, де буде багато кисню, то все полум'я забарвиться у синій колір).
4 - "темна" зона горіння:
- 600-1000 ° C;
- розташована всередині полум'я навколо ґнота. Це зона термічного розщеплення;
- прозорість чи "темність" обумовлена низьким вмістом кисню;
- зона термічного розщеплення, тут відбувається генерація та накопичення частинок вуглецю.
5 - основна зона реакції (спалювання):
- найгарячіша зона полум'я;
- температура до 1400 ° C;
- майже повне спалювання матеріалу.
6 - зона, що світиться
- починається в основній зоні реакції та закінчується на кінці полум'я;
- фарбування цієї зони обумовлено тим, що вуглецеві частинки світяться при нагріванні та випромінюють жовте світло;
- частинки повністю спалюються при контакті з киснем.
Примітка: вважається, що найгаряче полум'я на кінчику свічки, це не зовсім так Найгарячіша частина полум'я в основній зоні реакції або трохи нижче.
