Méhviasz gyertyákat már a rómaiak is készítettek.
A XII. század során jelentek meg a faggyúgyertyák.
1825-ben szabadalmaztatta Chevreul és Gay-Lussac a sztearingyertyát.
Manapság a gyertyát kemény (51–55oC-on
olvadó) paraffinból és sztearinból készítik.
A sztearin növeli az olvadáspontot, és meghosszabbítja
az égési időt: palmitinsavból és sztearinsavból
készül (a savak olvadáspontja 61oC, illetve 69oC).
A gyertya kanóca bórsavval, szalmiáksóval,
foszfátokkal pácolt, fonott pamutszál. A pácolásra
azért van szükség, mert a tiszta pamut nagyon gyorsan
égne és füstölne. A fonott kanóc elszenesedés
után meghajlik, kitér a láng útjából,
és elég. A kanócban lévő cellulóz
reagál a pácoláshoz használt sókkal,
és úgy bomlik el, hogy nem marad utána hamu.
A gyertya lángja megolvasztja és elpárologtatja
a viaszt, amelyet a kanóc kapilláraktivitással szív
fel.
A felszabaduló szénhidrogén-molekulák
többféle szerepet is játszanak az égési
folyamatban.
A gyertya lángját a diffúziós lángok
csoportjába sorolják, mert a levegő bediffundál
a láng üzemanyagába. (A Bunsen-égő például
"előkevert" lánggal ég, mert a gáz
még égés előtt keveredik a levegővel.)
Vajon ég-e a gyertya a súlytalanság állapotában?
A választ – például – a NASA adja meg. Az alábbi
ábrákat a NASA
Microgravity Science and Applications Division lapjairól vettem át.
 |
 |
| Gyertyaláng gravitációs (balra) és
mikrogravitációs hatás alatt (jobbra). A képek jól szemléltetik a felhajtóerő hatását. Ha űrhajóban karácsonyozunk, ne számítsunk arra, hogy a "hő felszáll"! | |
De vissza a Földre! Közvetlenül az égő kanóc
fölött alakul ki a láng sötét magja. A láng
felső része fényes, sárga, alja világoskék.
A sötét mag alacsony hőmérsékletű,
600oC-os, a sárga tartomány közepe körülbelül
1200oC-os. A legmelegebb a sárga tartomány széle
(1400oC-os).
A láng alján kialakuló világoskék
tartomány a reakciózóna.
A reakciózóna a láng sárga tartománya
köré is kiterjed. Az elbomlott szénhidrogének
itt reagálnak a levegő oxigénjével: CO2
és víz keletkezik; a bonyolult reakciók mechanizmusának
minden részletét még ma sem ismerjük. A még
el nem bomlott tüzelőanyag és az oxigén nem érintkezik
közvetlenül, mert az égéstermékek rétege
elválasztja őket.
A láng legérdekesebb része a fényes sárga
tartomány. A gyertyafény elsősorban innen ered. Ezt
a részt szénzónának is nevezik, mert széntartalmú
koromszemcsékből áll. A korom a sötét mag
tetején keletkezik az elbomlott szénhidrogénekből,
amelyek a viszonylag alacsony hidrogén-szén arány
miatt szénben gazdagok. A reakciók során 10– 200 nm méretű koromszemcsék
képződnek. A szemcsék láncokká állnak
össze. A meleg gázok és a reakciózónából
kisugárzott hő hatására izzik fel a korom. A
teljes látható spektrumot kibocsájtja, de a sárga
tartományban a legerősebb az emisszió. Ha a részecskék
a sárga tartomány fölé emelkednek, reakcióba
lépnek a vízzel és a szén-dioxiddal, és
szén-monoxiddá alakulnak át.
Ha a kanóc nem hajlik ki a lángból, túl
hosszúra nyúlik, és a kelleténél több
viaszt vezet a lángba. Ilyenkor a gyertya kormozó lánggal
ég, mert a szénrészecskéket nem emésztik
el a reakciók.
Kísérlet:
A lángban zajló folyamatról a következő
kísérlettel győződhetünk meg. Tartsunk hideg
fémet, páldául kanalat a láng fölé,
és figyeljük meg, hogy az égéskor keletkező
víz hogyan csapódik le rá. Ha a kanalat a sárga
tartomány közepébe tesszük, koromszemcséket
gyűjthetünk rá. Ha pedig a kanóc fölé,
a sötét magba tartjuk, az elpárolgott, de még
el nem bomlott szénhidrogének csapódnak le rá,
és vékony viaszréteggel vonják be.
Amikor elfújjuk a gyertyát, fehér füstcsík
keletkezik. A forró kanócról ilyenkor még párolognak
szénhidrogének, és kondenzálódva aeroszolt
képeznek: ez a füst. Az aeroszol cseppjeinek átlagos
átmérője 0,15 mikrométer. Ha egy meggyújtott
gyufát gyorsan a füstbe tartunk, a láng "leugrik"
a kanóchoz, és a gyertya újból meggyullad.
A gyertya égésekor képződő energiának
még a 0,4%-a sem jelenik meg látható sugárzás
formájában. A sugárzás túlnyomó
része az infravörös tartományba esik (hő).
Ez így is van rendjén, mert a téli éjszakák nemcsak sötétek, hanem hidegek
is, és a gyertya melege hosszú távon sokkal kellemesebbé
teszi a közérzetet, mint a töméntelen mennyiségű
zsíros sonka és forralt bor.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése