Законы природы и физики связанные с пламенем свечи

Явления, наблюдающиеся в пламени свечи таковы, что нет ни одного закона природы, - который при этом не был бы так или иначе затронут.
М. Фарадей (История свечи. 1861 г.)

Как таковая тепловая энергия использовалась людьми издавна, но сама наука о горении появилась недавно. В 18 веке Ломоносов и Лавуазье определили горение как процесс соединения веществ с кислородом. 

Процесс горения представляет собой образование одних молекул вещества при молекулярном распаде других. При этом нужно знать законы протекания химических реакций, что собственно изучает химическая кинетика.

Химические реакции, при которых выделяется большое количество тепловой энергии почти всегда вызывают ряд физических явлений. Химические и физические процессы при этом взаимосвязаны – скорость химических реакций определяется процессами теплопередачи и диффузии, а температура, давление вещества зависят от интенсивности химических реакций.

Оставим скрытые значения пламени свечи любителям мистики и гаданий и рассмотрим процесс горения свечи с точки зрения физики. Пламя свечи можно условно разделить на три зоны. Первая зона находится ближе всего к фитилю. В этой части пламени происходит только испарение парафина, так как кислород туда не проникает и, соответственно, не происходит сгорание газов. За счет парафина эта зона практически бесцветная. Температура горения здесь составляет 600 °С.

Вторая зона – самая яркая. В ней происходит непосредственно процесс горения. Раскаленные частицы углерода придают оранжевый или алый цвет этой части. Температура тут колеблется в пределах 800 – 1000 °С. Самой горячей является внешняя зона пламени, температура в которой доходит до 1400 °С.

Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему при горении в свече образуется ямочка? Нагретый пламенем свечи воздух поднимается вверх, а его заменяет холодный воздух с боков. За счет холодного воздуха верхний ободок охлаждается и, таким образом, уже расплавившийся воск остается в образовавшейся «чашечке». 

Важная роль при горении свечи отводится фитилю. Он должен сгорать вместе с парафином, без остатка. Толстый фитиль будет коптить, а тонкий даст маленькое пламя свечи, которое будет гаснуть.

Любопытно, что в условиях невесомости невозможно пронаблюдать горение свечи, и если бы не было земного притяжения мы никогда не смогли бы любоваться таким чудом, как рождественская Гуда в свечах. При отсутствии силы тяжести воздух не поднимается вверх. Значит, свежий воздух не сможет достичь зоны горения и свеча погаснет.