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EIN Kerzenflamme ist ein offenes Feuer das entsteht durch die Verbrennung des Kerzenwachses im Docht von a Kerze. Das Kerzenwachs kann bestehen aus Stearin, Paraffin, aus einer Mischung der beiden oder aus Bienenwachs. EIN Duftkerze und ein Teelicht liefern auch eine Kerzenflamme, sowie a Fackel. Die Flamme von a Öllampe entspricht der Kerzenflamme. Der Docht liefert das Öl aus einem Reservoir an die Flamme. Auch die Flamme von a Petroleumherd entspricht der Kerzenflamme.
Kreation einer Kerzenflamme
Eine Kerzenflamme wird mit der Flamme eines Lieferwagens entzündet Spiel, Feuerzeug oder eine andere Kerze, um den Docht so zu erhitzen, dass sich das darin enthaltene Kerzenwachs entzündet. Durch die Hitze dieser Flamme liegt das oberste Kerzenwachs direkt unter dem Grube schmelzen. Das geschmolzene Kerzenwachs sammelt sich unter der Flamme in Form einer Schale. Das flüssige Fett läuft bei guten Kerzen nicht an der Kerze herunter; der Rand der Kerze wirkt wie ein kreisförmiger Deich. Die Erklärung für die Entstehung des Deiches ist, dass der Abstand zur Flamme am größten ist und die angesaugte Luft, die den zum Abbrennen der Kerze notwendigen Sauerstoff enthält, kühl ist und somit der Rand der Kerze kühl und damit fest bleibt. Eine Beschädigung des Randes kann zum Entleeren der Schüssel führen.
Das flüssige Kerzenwachs in der Schale wird durch den Docht an die Dochtoberseite gesaugt. Die Absaugung und der Transport des flüssigen Fettes basiert auf dem kapillar Betrieb der Grube. Die Flüssigkeit steigt im Docht auf und wird nahe der Flamme so stark erhitzt, dass sie verdampft. Unter Hitzeeinwirkung zerfällt dieser Kerzenwachsdampf in gasförmige Kohlenwasserstoffe, die sich dann entzünden.
Ein Stück Docht zwischen dem flüssigen Kerzenwachs und der Flamme brennt nicht. Die Flamme und das flüssige Kerzenwachs in der Schale bleiben somit immer getrennt voneinander. Das noch relativ warme flüssige Fett in diesem Teil des Dochtes löscht die Flamme, es kann auch nicht auf die Schüssel treffen, da flüssiges Kerzenwachs nicht brennt. Die Flüssigkeit muss erst in Gas umgewandelt werden, bevor sie brennen kann, wofür Wärme (Verdampfungswärme) benötigt wird. Dadurch entsteht ein Gleichgewicht zwischen der erzeugten Wärme und dem festen Teil der Kerze. Je schwieriger die Hitze abfließen kann, desto mehr Kerzenwachs schmilzt. Nach einer Weile kann das ganze Kerzenwachs in der Tasse eines Teelichts geschmolzen sein. In einer Kerze mit großem Durchmesser kann sich eine große Schüssel mit flüssigem Kerzenwachs bilden.
Die Flamme seziert
In der Flamme finden pro Zone unterschiedliche physikalische und chemische Prozesse statt, die sich unter anderem in Farb- und Temperaturunterschieden pro Zone widerspiegeln (siehe Bild):
- Außen befindet sich eine „unsichtbare“ Flammenjacke. In Wirklichkeit ist der Flammenmantel nicht unsichtbar, aber die Farbe dieser Zone der Flamme hat eine geringe Leuchtkraft im Vergleich zur intensiven gelben Farbe. Im Flammenmantel wird aufgrund des Sauerstoffreichtums vollständige Verbrennung auf Kohlendioxid und Wasserdampf stellen. In dieser Zone ist die Temperatur am höchsten: etwa 1400°C. Hier findet die meiste Ionisation statt.
- Die gelbe Leuchtzone befindet sich über der Dunkelzone (3). In dieser Zone findet der größte Teil der Zersetzung der Gase statt. Dadurch entsteht auch freier Kohlenstoff. Die glühenden Kohlenstoffpartikel verleihen der Flamme ihre typische gelbe Farbe. Beim plötzlichen Abkühlen auf einem Objekt würden sie sich gruppieren und als Ruß absondern. In der gelb leuchtenden Zone beträgt die Temperatur der Flamme ca. 1200°C. Die Kerze verdankt ihre Anwendung als Lichtquelle zum unvollständige Verbrennung des Kerzenwachses in dieser Zone.
- In der dunklen Zone in der Mitte der Flamme über dem Docht befinden sich die Spaltgase (Kohlenwasserstoffe), Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, ein wenig Sauerstoff und ziemlich viel Stickstoff-, die in der Zone darunter entstehen. Dieser dunkle Kern der Flamme hat die niedrigste Temperatur, weil sich hier bereits das Gas bildet, aber die Zündung noch nicht erfolgt ist. Hier sind es 800-1000°C, die Temperatur ist bei der Bildung der Gase gesunken.
- Die leuchtende blaue Zone befindet sich am Flammenfuß, unterhalb des gebogenen Dochtes und reicht bis knapp über den Docht. In dieser Zone steht der meiste Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung. Hier finden Sie die Pyrolyse (der Crackprozess) und ein Teil der (voll) findet eine Verbrennung statt. Die Temperatur in dieser Zone beträgt 1200 - 1400°C.
- Der Docht ist aus gebleichtem oder ungebleichtem geflochten Baumwolle Garne von 4 bis 45 Fäden. Die Umflechtung erfolgt so, dass sich der Docht beim Abbrennen zur Seite biegt und dadurch im Außenbereich der Flamme verbrennt und somit auf Länge gehalten wird. Es ist nicht nur wichtig, dass der Docht gebogen brennt, sondern auch die Geschwindigkeit, mit der der Docht im Verhältnis zum Stearin oder Wachs brennt. Damit der Docht nicht zu schnell brennt, wird er mit einer feuerhemmenden Salzmischung behandelt. Diese Salze verhindern das Nachleuchten des Dochtes, indem sie ihn von der Luft abschließen. Außerdem muss der Docht das Kerzenwachs gut aufnehmen können.
- Nicht leuchtende Zone, in der das Kerzenwachs verdunstet.
- Geschmolzenes Kerzenwachs wird in den Docht eingesaugt (5). Diese Flüssigkeit verbraucht viel Wärme und bildet einen Puffer zwischen der Flamme und dem festen Kerzenwachs.
- Das feste Kerzenwachs der Kerze, das oben eine kleine Schale bildet, in der das geschmolzene Kerzenwachs (7) zurückbleibt.
Die Luft mit dem für die Verbrennung benötigten Sauerstoff wird hauptsächlich von unten angesaugt, während die entstehenden Gase (Wasserdampf und Kohlendioxid) mit der Wärme nach oben strömen.
Die Form der Flamme ist stark von der Schwerkraft abhängig. Je größer die Schwerkraft, desto höher die Flamme. Warme Luft steigt auf und kühle Luft sinkt ab. Kalte Luft wird von unten durch die Flamme angesaugt und warme Luft nach oben abgestrahlt. Dadurch dehnt sich die Flamme vertikal aus. Ohne Schwerkraft brennt eine Kerze schwächer und die Flamme hat eine perfekte Kugelform. Die Farbe ist dann blau und die Temperatur ist höher. Die gelbe Zone verschwindet, da die Flamme nicht durch vertikal aufsteigende Luft gedehnt und gekühlt wird.
Bei manchen Kerzen muss der Docht regelmäßig geschnitten werden, da die Flamme ihn nicht ausreichend verbrennt. Ist der Docht zu lang, kann die Flamme zu groß werden und stark verrußen, was zu einer schwarzen Verfärbung im Inneren führt.
Brennen viele Teelichter dicht beieinander, erreicht das Wachs schnell die Schmelzpunkt von 60 Grad, wodurch das Wachs flüssig wird. Wenn die Temperatur auf 370 Grad ansteigt Celsius, es wird tee gasförmig und kann zu großen Aufflackern führen.
Wird Magnesium im Docht einer Kerze verarbeitet, entsteht eine „magische“ Kerze, die nach dem Ausblasen der Flamme spontan eine neue bildet. Das „Geheimnis“ ist, dass die gespeicherte Wärme es dem Magnesium ermöglicht, die noch aus der Grube entweichenden brennbaren Gase zu entzünden. Diese Gase können mit einer normalen Kerze entzündet werden, ohne den Docht mit der Flamme zu berühren. Nur das Eintauchen des Dochts in Wasser löscht die Flamme, bis sie auf normale Weise wieder entzündet wird.
Nach dem Ausblasen einer Kerze kondensiert das bereits verdunstete Kerzenwachs wieder, dies ist in einem sich aufrollenden weißen Rauch zu beobachten. Diese Kondensation erzeugt einen typischen, stechenden Geruch, den viele als unangenehm empfinden. Dieser Geruch wird nicht freigesetzt, wenn eine Kerze aus Bienenwachs gelöscht wird.