عندما تشعل شمعة، يذوب الشمع ببطء ويبدو أنه يختفي. قد تتساءل ماذا يحدث لشمعة الشمعة عندما تحترق الشمعة.
كيف تحرق الشمعة الشمع
عندما تحرق شمعة فإن ذلك يغير الحالة الفيزيائية للشمع من الحالة الصلبة إلى السائلة إلى الغازية. يحدث الاحتراق الأساسي للشمعة على النحو التالي.
اللهب يولد الحرارة
يبدأ شمع الشمع كمادة صلبة. تؤدي إضاءة فتيل الشمعة إلى بدء التغيير الجسدي لشمع الشمعة. عندما تشعل الفتيل، يولد اللهب حرارة.
الحرارة تذيب الشمع
مع استمرار حرارة اللهب، يبدأ في إذابة الشمع المحيط باللهب. من الناحية الكيميائية، يعتبر ذوبان الشمع تغيرًا فيزيائيًا يحول المادة الصلبة إلى سائلة. مع استمرار الحرارة وذوبان المزيد من الشمع، يزداد حجم الشمع السائل المتجمع حول الفتيل ببطء ويولد كتلة حرارية أكبر (السعة الحرارية). بمعنى آخر، فإنه ينتج المزيد من المواد الساخنة، مما يؤدي إلى إذابة المزيد من الشمع.
الشمع الذائب يشعل النار
يتم سحب الشمع المذاب، الذي أصبح الآن في شكل سائل، من خلال الفتيل. يعمل هذا على تغذية اللهب لإبقائه مشتعلًا بثبات، مما يولد المزيد من الحرارة لإذابة المزيد من الشمع. يكون الشمع المذاب ساخنًا أيضًا، مما يؤدي إلى ذوبان المزيد من الشمع. مع ذوبان المزيد والمزيد من الشمع الصلب وتحوله إلى شمع سائل، يصبح الفتيل مشبعًا تمامًا بامتصاص ثابت للشمع السائل. وهذا يخلق دورة مستمرة من الحرارة والشمع الذائب وامتصاص الشمع السائل من خلال الفتيل لتغذية اللهب.
تُسمى هذه العملية بالعمل الشعري، أو "حركة السائل على طول سطح المادة الصلبة نتيجة انجذاب جزيئات السائل إلى جزيئات المادة الصلبة." وهذا يعني أن الحرارة تهز الجزيئات بينما يجذب اللهب السائل ليتم امتصاصه بواسطة الفتيل.
لهب الشمعة يبخر الشمع
مع الشمع في حالته السائلة التي تغذي اللهب، ترتفع الحرارة ويحدث تغير فيزيائي آخر حيث أن الحرارة المنبعثة من اللهب والشمع المنصهر تجلب كميات صغيرة من الشمع إلى درجة الغليان. عندما يغلي، يحدث تغير فيزيائي آخر - التبخر. عندما يحدث هذا، ينتقل الشمع من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية. ثم يبدأ الغاز الساخن بالتحلل إلى الهيدروجين والكربون.
بالإضافة إلى الهيدروجين والكربون الذي يتم إنتاجه، فإن عملية احتراق الشمعة تنتج الماء. عندما يتم تسخين الهواء المحيط بالشمعة، فإنه يبدأ عملية تبخر لجزيئات الماء المنطلقة أثناء ذوبان شمع الشمعة.هذه العملية تجعل الهواء المباشر حول اللهب جافًا جدًا حيث تتبخر الرطوبة من الشمعة.
ونتيجة هذه التغيرات في الحالة الفيزيائية للشمع (الناتجة عن الحرارة) هي أن شمع الشمعة يبدو وكأنه يختفي مع احتراق الشمعة.
العوامل التي تؤثر على تبخر الشمع
تؤثر العديد من المتغيرات على تبخر الشمع والذي بدوره يؤثر على زمن الحرق. غالبًا ما يكون لشمع الصويا وشمع العسل أطول أوقات الاحتراق. ومع ذلك، هناك عوامل أخرى تؤثر على العملية والتي يمكن أن تبطئ عملية التبخر وتجعل الشمع يحترق لفترة أطول.
- درجة الحرارة المحيطة التي تحرق فيها الشمعة تؤثر على وقت الحرق. ستؤدي درجات الحرارة الأكثر سخونة إلى تسريعها، بينما ستؤدي درجات الحرارة الباردة إلى إبطائها.
- تعتبر إضافات الشموع، مثل العطور وحمض دهني وحمض الشحم ونوع الفتيل وحتى حامل/حاوية الشمعة من العوامل المساهمة في وقت الاحتراق ومدى سرعة احتراق الشمع وتبخره.
- كون الفتيل طويل جدًا أو قصير جدًا بحيث لا يمكنه حرق الوقود بكفاءة يمكن أن يؤثر أيضًا على سرعة تبخر الشمع.
ماذا يحدث للشمع؟
عندما تحترق الشمعة، قد يبدو الأمر كما لو أن الشمع يختفي في الهواء. لا. يتبخر الشمع في الغلاف الجوي نتيجة تفاعله مع الحرارة واللهب ويحوله من مادة صلبة إلى سائلة إلى غازية. تستخدم الشمعة الشمع كوقود للحفاظ على احتراق اللهب، وعندما يتبخر الوقود (الشمع) تمامًا، فإنه لن يحترق بعد الآن.
