• 1. Копчение будет наблюдаться при недостаточном содержании кислорода в атмосфере горения. Как сделать, не знаю, м. б. добавить водяных паров.
  2. В большой банке кислород выгорел не полностью, а остался какой–то процент его, поэтому левая свеча горела дольше, чем в идеале.
• Михаил,
  1. По первому вопросу нужно точное решение. Общее направление мысли правильное – горение при недостатке кислорода, но у меня так не получилось. Пробовал просто прикрывать банку крышкой, пламя просто постепенно гаснет, и все. Никакого копчения нет .
  2. Не думаю, что в большой банке останется кислород. Пламя вызывает сильное перемешивание во всем объеме. Горячий углекислый газ поднимается вверх – остывает от банки – опускается вниз. Плюс у него плотность в 1.5 раза больше, чем у воздуха, поэтому тоже будет опускаться вниз.
• По видемому часть углекислого газа ушла вниз из 3 литровки. Скорее всего опыт удастся, если банку гермитизировать отрезком пластиковой крышки и перевернуть перед тем, как закрыть картонкой.
  P. S.
  CO2 = 46
  Воздух = 29
  Итого разница в 1,5 раза
  Зажечь свечу можно например химической реакцией марганцовки с серной кислотой
  KMnO4 + H2SO4 (конц.)
  получившийся оксид при взаймодействии с парафином воспламенит его
• По процедуре: думаю, ответы надо было скрывать, чтобы "вторые" не видели ответы "первых", чтобы не было споров – соревнование ведь

  По существу: в башке больше ничо нет, шерстить инет щас нет возможности...

• Михаил, открытость комментариев – это нормально. Все равно засчитывается первый верный ответ.
  Инет щерстить не надо, тут больше логики и базовых знаний физики и химии. Ну и, естественно, представлять в голове все нюансы эксперимента.
• По второму вопросу: – "Почему левая свеча горит так долго? " почему то до сих пор нет комментария про интенсивность горения, если посмотреть по видео заметно, что при горении с большим количеством углекислого
  газа пламя меньше.
  По первому вопросу, есть предположение, возможно свеча будет коптить, когда фитиль длинный, т. е. фитиль горит и сжигает вокруг кислород.
• Сергей, согласен. Количественную оценку тут очень трудно сделать. Кто сказал, что пламя у обеих свеч горит одинаково интенсивно? На глазок, вроде бы одинаково, но, может быть, одна потребляет больше кислорода, чем вторая. И второе – сами процессы затухания пламени. В итоге, получается, что мы можем дать только качественную ("да, левая свеча горит меньше"), но никак не количественную оценку.

• Андрей

  4 августа 2010, 06:01

  По поводу горения. Свеча "съедает" не весь кислород, а очень мало. У меня была необходимость организовать безкислородную атмосферу, и я как раз думал сделать её свечой, но на форумах "пещерников" прочитал, что если в закрытой пещере погасла свеча – значит, кислорода лишь на пару процентов меньше. Ну и углекислого газа там процента два–три, что ли? Не помню.
  Ну, а кроме того, есть ещё такая вещь, как конвекция. Углекислый газ тяжелее воздуха и собирается снизу, а воздух сверху, таким образом, получается несколько богаче кислородом. Вот это и позволило свече прогореть подольше
  А как сделать, чтобы она коптила – навскидку и не скажу, поиграться надо.
• Андрей , не понял как связана мысль про конвекцию и про то, что "Углекислый газ тяжелее воздуха и собирается снизу, а воздух сверху, таким образом, получается несколько богаче кислородом" . Если идет сильная конвекция от пламени, как я писал выше – тогда все внутри банки быстро перемешивается, и нет роли, где что собирается.

  Anatoly , также можно внести любой предмет в среднюю зону пламени, где происходит неполное сгорание. Тогда копоть осаждается на предмете. Именно так коптят стекла. А еще это можно пронаблюдать вот здесь:

  Тут отлично видно, как закоптился стержень и полиэтиленовый пакет.

  До сих пор жду последний правильный ответ, откуда в закрывающей банке мог взяться лишний кислород . Подсказка: думать в сторону теплового расширения газов.

• (попал т. к. в банке стало понижаться давление)
• По поводу первого вопроса–ответ думаю уже есть. Нужно сделать какие–нить манипуляции, чтобы происходило неполное окисление: это может быть к примеру поднесенный какой–нить предмет–пары горящего парафина будут резко охлаждаться, не успевая полностью сгореть(это пока предмет холодный). Если не ошибаюсь, то вроде может получиться с добавлением некоторых химических веществ на фитиль свечи.
  По поводу второго пункта:
  Вообще, горение свечи в таком случае можно рассматривать как инерционное звено n–го порядка. В самом простом случае, если скорость сгорания кислорода прямопропорциональна(хотя она может быть пропорциональна квадрату, кубу... концетрации). В таком случае, чем меньше кислорода в банке, тем медленнее он и сгорает. В общем случае VCO2(t)=K1*e^(–k2/t). Это нелинейное уравнение содержания углекислого газа объясняет, почему при "чистом" воздухе в 0,5 литра свеча будет гореть в два раза дольше, чем при 2,5 литрах–просто сначала горение будет очень интесивное и за первые 10 секунд используется почти 2 литра воздуха и останется как во втором случае только 0,5 литра, которые и будут догорать еще 30 секунд.

• esfir

  2 января 2014, 06:37

  Цитата:"Восковые свечи должны иметь рыхло сплетенный фитиль из толстых волокон, для всех остальных свечей фитили делают из туго сплетенных нитей. Это связано с вязкостью свечной массы в расплавленном состоянии: для вязкого воска нужны широкие капилляры, а легкоподвижные парафин, стеарин и жиры требуют более тонких капилляров, иначе из-за избытка горючего материала свеча станет сильно коптить."
  Вариант: подложить в расплавленный около фитиля парафин кусок рыхлой веревки.
• Я замечал, что коптить начинает тогда, когда фитиль смочен немного, т.е. температура нагрева самого фитиля ниже средней при горении сухих фителей. Само же пламя, естественно, при этом имеет нормальную температуру, т.к. горит кислород, а фитиль только лишь поддерживает горение. Надо плюнуть на палец, провести по фитилю и поджечь -- будет коптить
• Все это очень интересно. Но, "великие умы"сможете ли вы ответить на другой вопрос? Пока свеча горит, она не пахнет. И это нормально, ведь чистая вода и углекислый газ не имеют запаха. Но! Стоит погасить свечу, как вы получите сильный неприятный запах! При неполном сгорании образуется та же вода, чистый углерод С и CO вместо CO2, но С и CO тоже не имеет запаха. Тогда что так сильно воняет, когда мы тушим свечку?

• 5 января 2017, 06:15

  Павел, как я понимаю, это пахнут продукты неполного сгорания парафина. То есть в момент гашения свечки должен быть довольно большой диапазон всяких молекулярных соединений.

I Литературный обзор

1. История создания свечи……………………………………………………………………………………………………2

   Виды свечей……………………………………………………………………………………………………………………...3

   Мыловарение……………………………………………………………………………………………………………….…..4

II Экспериментальная часть

2.1 Физический анализ свеч………………………………………………………………………………………….………..5

2.2 Где самая горячая часть свечи?………………………………………………………………………………….…….6

2.3 Что горит в свече? ……………………………………………………………………………………………………………..6

2.4 Химический анализ продуктов сгорания свечи………………………………………………………….…….6

III Изготовление и практическое применение свечей

3.1 Изготовление свеч……………………………………………………………………………………………………………..7

3.1.1 Восковая свеча

3.1.2 Парафиновая свеча

3.1.3 Стеариновая свеча

3.2 Получение мыла из стеарина………………………………………………………………………………………….…8

Выводы……………………………………………………………………………………………………………………………………..8

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Хотя свечи давно уже вытеснены электрическими лампами, они по-прежнему в ходу и создают праздничное настроение на Новый год, а порой выручают во время неожиданного отключения электричества. В настоящее время свечи можно найти самых различных цветов и форм. Их применяют в декоративных целях, для ароматизации помещений, для измерения времени. Свечи нашли свое применение и в религии. Церковные свечи и свечи в буддизме имеют тонкую удлиненную форму и сделаны из воска. Тему свечей, игры света и тени использовали в своём творчестве многие знаменитые художники. Перу Бориса Пастернака принадлежит написанное в 1946-м году известное стихотворение «Зимняя ночь», главным действующим лицом которого является свеча. Такие магические и притягивающие, известные человеку с глубокой древности они стали темой моего проекта.

Актуальность исследования: Свечи возникли в глубокой древности, но и сейчас они по-прежнему пользуются популярностью: создают праздничное настроение на Новый год и спасают нас во время неожиданного отключения электричества. Несмотря на то, что свеча это самый обычный предмет для нас мы мало что знаем о ней.

Задачи исследования:

Проанализировать научную литературу по данной теме

Сравнить физические свойства свечей из различных материалов

Выяснить где самая горячая часть пламени и что именно горит в свече.

Провести химический анализ продуктов сгорания свечей из различных материалов

Сделать свечи различных материалов своими руками

Изготовить мыло

I Литературный обзор

1.1 История создания свечи.

Свечи были изобретены человеком очень давно, однако долгое время применялись лишь в домах богатых людей и стоили дорого. Горючим материалом для свечи может служить: сало, стеарин, воск, парафин, спермацет или другое вещество с подходящими свойствами (легкоплавкость, горючесть, твердое). Прототипом свечи являются чаши, наполненные маслом или жиром, с щепочкой в качестве фитиля (позднее стали использовать фитильки из волокна или ткани). Такие светильники давали неприятный запах и очень сильно коптили. Первые свечи современной конструкции появились в Средневековье и изготавливались из жира (чаще всего) или из воска. Восковые свечи долгое время были очень дороги. Чтобы осветить большое помещение, требовались сотни свечей, они чадили, черня потолки и стены. В XV веке медленно начала возрастать популярность пчелиного воска как горючего материала для свечей. В XVI-XVII веках американскими колонистами было изобретено получение воска из некоторых местных растений, и свечи, произведенные этим способом, временно набрали большую популярность - они не дымили, не таяли так сильно как сальные, однако их производство было трудоемким, и популярность вскоре сошла на нет. Развитие китобойной промышленности в конце XVIII века внесло первые существенные изменения в процесс производства свечей, потому что спермацет (воскоподобный жир, получаемый из верхней части головы кашалота) стал легко доступным. Спермацет горел лучше, чем жир и при этом не дымил, и в общем был ближе к пчелиному воску по свойствам и преимуществам. Большинство изобретений, повлиявших на свечное дело, относится к XIX веку. В 1820 г французский химик Мишель Шевроль открыл возможность выделения смеси жирных кислот из животных жиров - т. н. стеарина. Стеарин, иначе иногда называемый стеариновым воском из-за подобных воску свойств, оказался твёрдым, жёстким и горел без копоти и почти без запаха, а технология его производства не являлась затратной. И как следствие, вскоре стеариновые свечи почти полностью вытеснили все другие виды свечей, было налажено массовое производство. Примерно тогда же была освоена технология пропитки фитилей свечей борной кислотой, что избавляло от необходимости часто снимать остатки фитиля (если их не снимать, они могли затушить свечу). Ближе к началу XX века химики смогли выделить нефтяной воск - парафин. Парафин чисто и ровно горел, практически не давая запаха (сильный запах имел лишь дым, образующийся при тушении свечи, но этот запах не был сильно неприятным), и его было дешевле производить, чем любое другое горючее вещество для свечей, известное к тому времени. Единственным его недостатком была низкая температура плавления (по сравнению со стеарином), из-за чего свечи имели свойство оплывать раньше, чем сгорают, но эта проблема была решена, после того, как в парафин начали добавлять более твёрдый и тугоплавкий стеарин. Даже при внедрении электрического освещения довольно долгое время в начале XX века парафиновые свечи только набирали популярность, этому способствовало бурное развитие нефтяной промышленности в то время. Со временем их значение в освещении сменялось на декоративное и эстетическое.

На сегодняшний день парафиновые свечи среди свечей являются почти единственным видом. Свечи делают из смеси высокоочищенного (снежно-белого или слегка прозрачного) парафина с небольшим количеством стеарина, либо из малоочищенного (желтого) парафина, как с добавкой стеарина, так и без нее. Первые более эстетичны и менее пахучи, вторые не так сильно оплывают. Изредка производятся свечи из неочищенного парафина (красно-желтого) без добавок, которые очень сильно оплывают, и поэтому не пользуются спросом.

1.2 Виды свечей

При изготовлении свечей используются:

Парафин - воскоподобная смесь предельных углеводородов (минеральный воск) состава от С 18 Н 38 до С 35 Н 72 . Обладает низкой химической активностью и плохо растворяется в воде. Продукт перегонки нефти - наиболее популярен как материал для свечей, и в том или ином виде входит в состав большинства свечей. В XIX веке существенно потеснил стеарин, как свечной материал.

Пчелиный воск - натуральный продукт производства пчёл. Простые липиды (сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов). Пчелиный воск состоит главным образом из эфира и пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта. Воск очень устойчив, нерастворим в воде, но хорошо растворим в бензине, хлороформе, эфире. Свечи из пчелиного воска горят дольше и ярче, чем парафиновые, и предпочитаются ценителями, поскольку являются натуральными. Ввиду большей стоимости восковых свечей, нередко свечи изготавливают не целиком из пчелиного воска, а добавляют его к другим материалам для продления времени горения свечи и имитации натурального аромата. Воск, использующийся для свечей, бывает разных видов.

Стеарин - стеариновая кислота с примесью пальмитиновой, олеиновой и других насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Добавляется в парафин, чтобы тот сильнее сжимался и при остывании, отлитые из него свечи было легче извлечь из формы. Также стеарин препятствует оплыванию свечей. Некоторое время стеарин был основным материалом для изготовления свечей, пока не научились извлекать парафин из сырой нефти.

Глицерин - используется в смеси с желатином и танином. Свечи из глицерина получаются совершенно прозрачные, разными красителями им можно придать любой цвет. Внутри глицериновой свечи можно помещать разнообразные композиции из цветного парафина, что придаёт свече необыкновенные декоративные свойства.

Жир , например говяжий. В некоторых странах из-за борьбы с полнотой этому жиру пытаются найти другое применение, кроме пищевого. В жировые свечи обычно добавляют натриевую селитру (до 5 %) и алюмокалиевые квасцы (до 5 % по весу). Свечи горят чисто, без дыма и копоти.

1.3 Мыловарение

Мыло было изобретено намного раньше пороха и бумаги, неизвестно когда и неизвестно кем. Оно получилось впервые, когда расплавленный жир, стекая с жарящегося мяса, падал на древесную золу. Жир тут же частично гидролизовался, образуя жирные кислоты, которые соединялись с солями натрия и калия в золе. Эти соединения и были собственно мылом. Это первое поверхностно-активное вещество. На научную основу производство мыла было поставлено в начале XIX века. Этому способствовали многочисленные исследования французского химика М.Шевраля в области химии жиров. Шеврель установил, что основа любого мыла- жиры это химические соединения глицерина с высшими жирными кислотами. В середине XIX века химики могли точно назвать состав всех полученных и применяемых мыл. С тех пор производство мыла не претерпело принципиальных изменений. Очищающее действие мыла – сложный процесс. Молекула соли высшей карбоновой кислоты имеет полярную ионную часть (-СОО Na ) и неполярный углеводородный радикал. Полярная часть молекулы растворима в воде (гидрофильна), а неполярная- в жирах и других малополярных веществах (гидрофобна). В обычных условиях частицы жира или масла слипаются между собой, образуя в водной среде отдельную фазу. В присутствии мыла картина резко меняется. Неполярные концы молекулы мыла растворяются в каплях масла, полярные карбоксилат-анионы остаются в водном растворе. В результате отталкивания одноименных зарядов на поверхности масла оно разбивается на мельчайшие частицы, каждая из которых имеет ионную оболочку из анионов- СОО - . Наличие этой оболочки предохраняет частицы от слияния, в результате чего образуется устойчивая эмульсия масла в воде. Эмульгирование жира и сала, содержащих грязь, и обусловливает очищающее действие мыла.

II Экспериментальная часть

2.1 Физический анализ свеч

Для физического анализа взяли свечи из различных материалов и сравнили их свойства

Наблюдения

Восковая свеча

Парафиновая свеча

Стеариновая свеча

Внешний вид свечи

Твердое вещество желто-бурого цвета

Твердое вещество грязно-белого цвета

Твердое вещество белого цвета

Время горения свечи

Горит дольше

Горит меньше

Горит дольше

Наличие запаха при горении

Выделяет слабый медовый запах

Нет

Нет

Образование копоти при горении

Коптит меньше

Коптит больше

Коптит меньше

Яркость пламени

Практически одинаковая

Оплывание свечи при горении

Оплывает меньше

Оплывает больше

Оплывает меньше

2.2 Где находится самое горячее место пламени

На первый взгляд кажется- в самом центре. Мы проверили это, подержав над серединой пламени свечи, поперек ему, лист бумаги. В комнате не должно быть сквозняков, чтобы пламя было ровным и не колебалось.

Результаты исследования

На бумаге появилась обугленная область в форме кольца. Оно было тем уже, чем выше держали бумагу, и превратилось в сплошное пятно на уровне верхней трети пламени- там и находится самое горячее его место. Этот, казалось бы, странный результат окажется совершенно очевидным, если вспомнить, что для горения необходим кислород. В пламя он поступает только с периферии, и только там идет реакция горения. Поэтому и температура пламени в различных его частях различна.

2.3 Что горит в свече

Вероятно, материал, из которого он изготовлен (парафин, стеарин или воск). Но если мы перевернем горящую свечу- то материал потечет по фитилю и, вместо того, чтобы вспыхнуть, погасит его. Так что же горит в свече? Мы осторожно задули свечу, слегка дохнув на нее. От фитиля потянулась тонкая струйка голубоватого дымка. Поднесли к ней спичку.

Результаты исследования

Пламя по этой струйке с расстояния 1-2 сантиметра перескочило на фитиль и свеча загорелась вновь. То, что мы приняли за дым, были пары парафина (стеарина или воска)- именно они горят в свече. Расплавленный материал парафин (стеарин или воск) поднимается по фитилю, как вода по тонкому капилляру. Пламя спички его испаряет и зажигает пары. Фитиль служит только «трубопроводом», подающим горючее в «топку»,- язычок пламени.

2.4 Химический анализ продуктов сгорания свечи

Обнаружение сажи: закрепили предметное стекло в держателе, внесли в зону темного конуса горящей свечи и подержали 3 секунды. Быстро подняли стекло и осмотрели нижнюю плоскость. Темное пятно укажет на наличие сажи.

Обнаружение воды: сухую пробирку закрепили в держателе, перевернули вверх дном и подержали над пламенем до запотевания. Запотевшая стенка пробирки укажет на образование воды

Обнаружение углекислого газа: в ту же пробирку прилили 2 мл известковой воды. По помутнению известкой воды судили об образовании углекислого газа.

Результаты исследования

Продукты сгорания

Восковая

Парафиновая

Стеариновая

Сажа

+

+

+

Вода

+

+

+

Углекислый газ

+

+

+

Уравнения реакции горения

Восковая свеча 2 C 15 H 31 COOC 31 H 63 + 139 O 2 =94 CO 2 + 94 H 2 O

Парафиновая свеча 2 C 16 H 34 +49 O 2 =32 CO 2 + 34 H 2 O C 17 H 36 + 26 O 2 =17 CO 2 + 18 H 2 O

Стеариновая свеча C 17 H 35 COOH+ 26O 2 =18O 2 + 18H 2 O

III Изготовление и практическое применение различных видов свеч.

3.1 Изготовление свеч своими руками

3.1.1 Восковая свеча

Восковую свечу сделали из пчелиного воска. Пчелиный воск можно купить у продавцов меда. Для изготовления мы выбрали метод «сучения»: фитиль натягивают горизонтально и равномерно облепляют его воском, размягченный в теплой воде. Когда заготовка достигнет нужной толщины, ее начинают катать по гладкой доске плоской дощечкой, чтобы придать будущей свече цилиндрическую форму. Затем свечу обрезают снизу и вытягивают ее верхушку.

3.1.2 Парафиновая свеча

Так как получить парафин самостоятельно не представляется возможным, то для изготовления парафиновой свечи нужного размера мы взяли готовую парафиновую свечу и методом отливки изготовили из нее новую. Для этого изготовили форму и закрепили в ней фитиль. Форму можно изготовить из любого материала, выдерживающего нагрев до 50 градусов. Стенки формы смазали жидкостью для мытья посуды и дали ей подсохнуть. Нагретый на водяной бане до жидкого состояния парафин осторожно залили в форму и дали ему остыть. Чем медленнее остывает парафиновая свеча, тем меньше вероятности, что она растрескается. После полного остывания аккуратно вынули свечу из формы.

3.1.3 Стеариновая свеча

Вначале получили концентрированный раствор мыла. Для этого мыло измельчили на терке. Мыльные стружки поместили в емкость, прибавили воды и нагрели, перемешивая деревянной палочкой, до полного растворения. После этого, по-прежнему нагревая и перемешивая раствор, влили уксус. После добавления кислоты на поверхности сразу же всплыла белая масса. Это стеариновая кислота. Реакционная смесь должна иметь кислую реакцию, иначе не все мыло прореагирует с кислотой. Поэтому кислоту нужно брать в избытке. Реакцию среды легко проверили по лакмусовой бумажке. После того как смесь остыла, стеарин собирали на поверхности. Образовавшаяся жидкость под стеарином – раствор сульфата или ацетата натрия. Стеарин вычерпали ложкой и промыли водой, чтобы убрать избыток кислоты. Высушили массу и завернули с тряпочку. Стеарин готов! Свечку из стеарина можно сделать в форме, закрепив в ней заранее фитиль и выливая в форму расплавленный стеарин. А еще свечку можно приготовить маканием, тогда и формы не надо. В расплавленный стеарин опускают фитиль (можно взять нитку от фитиля для керогаза или керосинки). Вынимаю фитиль, и когда стеарин на нем затвердеет, вновь опускают его в раствор. Эту операцию повторяют несколько раз, пока на фитиле не нарастет свечка нужной толщины. Уравнение реакции получения стеарина из мыла: C 17 H 35 COONa + CH 3 COOH = C 17 H 35 COOH + CH 3 COONa

3.2 Получение мыла из свечи

Взяли несколько кусочков стеариновой свечи. Расплавили стеарин на водяной бане и добавили насыщенный раствор соды. Тотчас образовалась твердая белая масса. Это стеарат натрия, то есть собственно мыло. Несколько минут нагревали смесь, чтобы реакция прошла как можно полнее. Затем подставили форму (спичечный коробок) и залили полученную массу. После того, как мыло остыло вынули его из формы. Уравнение реакции получения мыла из стеарина: 2 C 17 H 35 COOH + Na 2 CO 3 =2 C 17 H 35 COONa + H 2 O + CO 2 .

Выводы:

Проанализировала и изучила научную литературу по данной теме

Сравнила физические свойства свеч из различных материалов: наиболее лучшими физическими свойствами обладают восковая и стеариновая свеча.

Самая горячая часть находит на уровне верхней трети пламени свечи. Причиной горения свечи является не горение материала, а образование паров при сгорании.

Исходя, из химического анализа продуктов сгорания выяснила, что все они образуют сажу, воду и углекислый газ т.е являются органическими веществами.

Изготовила свечи из различных материалов своими руками

Сделала мыло из стеариновой свечи

Заключение

Наиболее лучшими физическими свойствами обладают восковая и стеариновая свеча: они не только меньше коптят и оплывают, но и дольше горят. У парафиновых свеч есть преимущество в стоимости (они немного дешевле восковых и стеариновых), поэтому они и являются самыми распространенными в нашей стране. Самая горящая часть находится на уровне верхней трети пламени, а горит в свече все-таки не материал, из которого он изготовлен, а пары, образующиеся при горении. Все свечи при горении образуют сажу, воду и углекислый газ, т.е являются органическими веществами.

Список литературы

Майкл Фарадей «История свечи» 1982 г

Габриелян О.Г. «Химия. 8 класс» Москва 2002 г

Габриеля О.Г. «Химия. 10 класс» Москва 2014 г

Журнал «Наука и жизнь», статья «Свеча горела на столе» №6,2014

Журнал «Клуб юный химик», статья « Мыло из свечи и свеча из мыла»

Журнал «Химия и жизнь», статья «Пока горят свечи»

В настоящих чтениях я предполагаю изложить вам историю свечи с химической точки зрения.
Я очень охотно берусь за этот вопрос, так как он очень интересен и чрезвычайно разнообразны пути, открываемые им для изучения природы. Нет ни одного закона, управляющего мировыми явлениями, который не проявился бы в истории свечи и которого не пришлось бы коснуться. Нет лучших дверей, более широко открытых для изучения природы, чем рассмотрение физических явлений, разыгрывающихся при горении свечи.
Начну с пламени свечи. Зажжем одну или две свечи; вы замечаете, как велика разница между лампой и свечой. В лампе имеется резервуар с маслом, в которое погружен фитиль, сделанный из хлопчатой бумаги. Конец фитиля зажигают; когда пламя доходит до масла, оно там гаснет, продолжая гореть в верхней части фитиля. Вы, без сомнения, спросите: как это может быть, чтобы масло, не горящее само по себе, поднималось по фитилю и стало бы гореть на конце его? Мы это исследуем!
При горении свечи происходят еще более диковинные вещи. Ведь мы имеем твердое вещество, не нуждающееся в резервуаре, – как может это вещество пробраться туда, где мы видим пламя, не будучи жидким? Или же, если оно превращается в жидкость, как может оно сохраняться, не разливаясь? Преудивительная вещь эта свеча!
В нашей комнате чувствуется сильное течение воздуха; для некоторых наших опытов это может оказаться вредным. Чтобы внести правильность в наше исследование и упростить его, я получу совершенно спокойное пламя; ибо, как можно исследовать какое-нибудь явление, если оно сопровождается всякими посторонними обстоятельствами?
Для нашей цели мы можем кой-чему поучиться у торговок, продающих свой товар вечером на улицах. Я часто наблюдал их приспособление. Они окружают свечу цилиндрическим стеклом, укрепленным на своего рода галерее, охватывающей свечу: по желанию стекло с оправой можно подымать и опускать. При помощи такого стекла можно получить совершенно спокойное пламя, которое легко исследовать во всех подробностях.
Прежде всего обратим внимание на то, как верхний слой свечи непосредственно под пламенем образует углубление вроде красивой чашечки. Воздух, притекающий к свече, поднимается кверху благодаря току, вызванному теплотой пламени; вследствие движения воздуха внешние слои свечи охлаждаются. Середина тает сильнее, чем края чашечки, так как посредине сильнее всего действие пламени, стремящегося опуститься вниз по фитилю.
Пока воздух равномерно притекает со всех сторон, до тех пор края чашечки остаются совершенно ровными, и расплавленная масса свечи, плавающая по чашечке, имеет горизонтальную поверхность. Стоит мне лишь подуть сбоку на свечу, как края чашечки сейчас же скашиваются, и расплавленная масса свечи вытекает, повинуясь тем же законам, которые управляют движением миров. Вы видите, таким образом, что чашечка в верхней части свечи образуется благодаря равномерно восходящему току воздуха, охлаждающего со всех сторон наружный слой свечи. Только те вещества пригодны для изготовления свечей, которые при горении способны образовать такую чашечку.
Мы можем сделать несколько наблюдений над влиянием восходящего тока воздуха, которые не мешает запомнить. Здесь с одной стороны свечи образовался натек, так что свеча в этом месте стала толще. В то время как свеча продолжает спокойно сгорать, утолщение остается на своем месте и образует на краю свечи выдающийся столбик; так как он возвышается над остальной массой воска и удален от середины свечи, то воздух легче охлаждает его и дает ему возможность противостоять действию тепла, несмотря на близость пламени.
Таким образом, как и во многих других случаях, ошибка или неправильный прием обогащают наше знание; не будь этих ошибок, мы, может быть, с трудом получили бы эти сведения. Невольно в этих случаях мы делаемся исследователями природы. Я надеюсь, что вы, встретив новое явление, не забудете спросить себя: «Где причина явления? Как все это происходит?» – и с течением времени непременно найдете ответ на ваши вопросы.
Другой вопрос, на который мы должны ответить, – это следующий: как поступает горючий материал из чашечки по светильне к тому месту, где происходит горение? Вы знаете, что у восковых, стеариновых свечей пламя не опускается по горящему фитилю к горючему материалу, расплавляя его целиком, но остается на своем месте, на некотором расстоянии от расплавленной массы и не нарушая целости краев чашечки. Я не могу себе представить лучшего приспособления: всякая часть свечи помогает остальным в достижении наилучшего действия. Разве не чудесно видеть, как постепенно сгорает это горючее вещество, как пламя трогает его, несмотря на то, что пламя это могло бы целиком разрушить воск, если бы дать ему слишком приблизиться к нему?
Каким образом пламя питается горючим материалом? При помощи капиллярного притяжения. «Капиллярное притяжение?» - спрашиваете вы. «Волосность»? Ну, название большого значения не имеет - его придумали, когда не было правильного представления о силе, которая обозначалась этим названием. Действие этого так называемого капиллярного притяжения оказывается в том, что горючий материал проводится к месту сгорания и там откладывается, и притом не как-нибудь, а как раз в середине очага, в котором происходит процесс горения.
Единственная причина того, что свеча не прогорает вдоль фитиля, состоит в том, что расплавленное сало тушит пламя. Вы знаете, что свеча сейчас же гаснет, если ее перевернуть так, чтобы расплавленная масса свечи стекала по фитилю до его конца. Это происходит оттого, что пламя не успевает нагреть достаточно сильно притекающий в большом количестве расплавленный горючий материал. Когда же пламя находится в обыкновенном своем положении, т.е. над расплавленной массой, то новые количества свежей массы расплавляются, постепенно поднимаются по светильне, и пламя может действовать со всей своей силой.
Теперь мы подходим к очень важному явлению, требующему подробного изучения; иначе вы не будете в состоянии вполне разобраться в том, что представляет собой пламя свечи. Я имею в виду газообразное состояние горючего материала. Чтобы вы хорошенько поняли меня, я покажу вам красивый, хотя и простой опыт. Когда вы тушите свечу, то вы замечаете, как подымается дымок от фитиля; вы, наверное, знакомы с неприятным запахом этих газов, испускаемых потушенной свечой. Если погасить свечу очень осторожно, то легко можно обнаружить газы, в которые превратилось твердое вещество свечи.
Я потушу теперь свечу так, чтобы не вызвать движения воздуха; для этого мне стоит лишь некоторое время подышать на свечу. Если я теперь поднесу горящую лучину на расстоянии 5–8 см от конца светильни, то вы увидите, как пламя по струе паров, идущих от свечи, перескакивает на фитиль. Все это надо производить достаточно быстро, в противном случае газы успевают остыть и сгуститься, или же струя горючих паров успеет рассеяться в воздухе.
Теперь мы рассмотрим очертание и строение пламени. Для нас важно ознакомиться с состоянием пламени, в котором оно находится на конце светильни, где пламя обладает таким блеском и красотой, каких мы нигде в других явлениях не можем наблюдать. Вы знакомы с прекрасным блеском золота и серебра, а еще более замечательным блеском и игрой драгоценных камней, вроде рубина и алмаза, но ничто не может сравниться с красотой пламени. Какой алмаз светит подобно пламени? В ночное время он черпает свой блеск именно от пламени, освещающего его. Пламя освещает мрак - свет алмаза ничто; он появляется лишь, когда луч света пламени падает на алмаз. Свеча светит сама.
Изучим подробнее строение пламени в том виде, в каком оно находится у нас внутри нашего стекла. Пламя это постоянно и однородно; оно имеет в общем ту форму, как изображено на нашем рисунке, но, смотря по состоянию воздуха и по величине свечи, форма эта может значительно видоизменяться. Оно образует конус, округленный в своей нижней части; верхняя часть конуса светлее нижней. Внизу, у светильни, легко обнаружить более темную часть, внутри которой сгорание не столь совершенно, как в верхних частях пламени.

Представьте себе рисунок пламени, сделанный много лет тому назад Гукером, когда он производил свои исследования. На рисунке изображено пламя лампы, но его можно применить и к пламени свечи; резервуар для масла соответствует чашечке свечи, масло отвечает расплавленной свечной массе, а фитиль имеется в обоих случаях. Вокруг фитиля Гукер изобразил пламя, а вокруг последнего он совершенно правильно изобразил еще один невидимый слой, о котором вы, вероятно, ничего не знаете, если вообще незнакомы каким-либо образом с этим явлением. Он изобразил окружающий воздух, имеющий существенное значение для пламени и всегда находящийся вблизи него. Далее, он изобразил ток воздуха, вытягивающий пламя вверху; пламя, которое вы здесь видите, действительно вытягивается током воздуха и притом на довольно значительную высоту совершенно так же, как это изобразил Гукер на своем рисунке.
Легче всего убедиться в этом, выставив горящую свечу на свет и рассматривая ее тень, полученную на белом экране. Не правда ли, удивительно: пламя, обладающее достаточным светом, чтобы образовать тень других предметов, само дает тень? При этом ясно видно, как что-то такое, не принадлежащее самому пламени, обтекает его, поднимается кверху и увлекает за собой пламя.

Теперь обращу ваше внимание на другие факты. Различные виды пламени, которые вы имеете здесь перед собой, значительно разнятся друг от друга по своей форме; это зависит от различного распределения воздушных токов, охватывающих их. Мы можем получить такое пламя, которое по своей неподвижности напоминает твердое тело, так что его легко сфотографировать; такие фотографии необходимы для более подробного изучения природы пламени. Но это еще не все, что я хочу сообщить вам.
Если я возьму достаточно длинное пламя, то оно не станет сохранять некоторую устойчивую равномерную форму, но с удивительной силой будет ветвиться. Чтобы показать это явление, я вместо воска или сала свечи возьму новый горючий материал. В качестве светильни я беру большой ком ваты. Я погрузил его в спирт и зажигаю – чем отличается он от обыкновенной свечи? Той силой, с которой происходит горение; никогда у свечи мы не замечаем такого сильного и подвижного пламени. Вы видите, как великолепные языки пламени непрерывно вздымаются кверху! Направление пламени осталось тем же: оно стремится снизу вверх; но совершенно ново, по сравнению со свечой, это удивительное разделение пламени на отдельные ветки и выступы, на эти лижущие языки.
Отчего это происходит? Я объясню это вам, и, когда вы хорошенько разберете это явление, вам будет легко следовать за моим дальнейшим изложением. Я уверен, что многие из вас уже сами проделывали опыт, который я вам сейчас покажу.

Ведь многим из вас известна детская игра, состоящая в том, что в темной комнате льют спирт в чашку с изюмом или сливами и затем зажигают его. Эта игра как нельзя лучше воспроизводит рассматриваемое нами явление. Вот у меня чашка; чтобы опыт хорошо удался, нужно предварительно нагреть чашку; недурно нагреть и изюм или сливы. В свече мы наблюдали образование чашечки с расплавленным горючим материалом; здесь мы взяли чашку со спиртом, а роль светильни свечи играет изюм. Я зажигаю спирт, и сразу вырываются чудесные огненные языки; воздух через края чашки переливается в нее и вытесняет эти языки. Как так? Да так, что при сильном притоке воздуха, благодаря неравномерному горению, пламя не может ровной струей подниматься кверху. Воздух так неравномерно притекает в чашку, что пламя, которое при иных условиях могло бы представлять нечто цельное, в данном случае разрывается на множество отдельных частей, существующих независимо друг от друга. Я почти хотел бы сказать, что мы видим здесь множество отдельных свечей. Но вы не должны думать, будто те отдельные языки, какие здесь одновременно видны, в совокупности своей дали бы изображение пламени. Никогда пламя, какое мы получили при горении нашей ваты, не имеет той формы, какую мы видели. Это был ряд очертаний, следовавших так быстро одно за другим, что глаз не мог их рассмотреть в отдельности, и потому получилось впечатление от всех одновременно.