Venujte chvíľu štúdiu sviečky s malým bavlneným knôtom. Po zapálení začne vydávať teplo a svetlo a po niekoľkých hodinách horenia nakoniec zhasne. Úplné vyčerpanie sviečky môže byť mätúce. Napriek tomu je pochopiteľné, že tu prebieha nejaký proces. Bolo by nereálne, keby niekto očakával, že desaťcentimetrový kus bavlneného povrázka bude po zapálení horieť celé hodiny. Vyvstáva teda otázka: čo sa deje s voskom sviečky? Tu je rýchla odpoveď: zhorí. Pre podrobnejšie vysvetlenie sa ponorme hlbšie.
Vosk ako palivo pre sviečky
Vosk slúži ako palivo, podobne ako benzín v palivovej nádrži vozidla. Je to mimoriadne praktické palivo. Možno sa to zdá neuveriteľné, asi ste zvyknutí skôr na žiarovky, ale sviečky boli kedysi významným pokrokom. Presnejšie, predstavovali výrazné zlepšenie oproti olejovým lampám. Olej v týchto lampách zvyčajne pochádzal z rastlín. Často z olivového oleja alebo oleja zo semien, prípadne aj zo živočíšneho tuku. Najstaršia doteraz objavená olejová lampa sa našla v jaskyni Lascaux vo Francúzsku. Určiť jej vek bolo náročné, ale jaskynné maľby pochádzajú spred približne 17 000 rokov.
Olejové lampy
Olejová lampa sa používala tak, že knôt sa vložil do plytkej misky, ktorá sa naplnila olejom. Samotný olej sa nie vždy ľahko zapáli. Preto sa do hry dostáva knôt. Knôt absorbuje olej a zväčšuje jeho povrch, takže v prítomnosti plameňa sa značné množstvo oleja vyparí na plyn. Tento odparený olej sa potom môže voľne miešať s kyslíkom a energia dodaná plameňom umožňuje jeho spaľovanie.
Chemická reakcia spaľovania
Spaľovanie je chemická reakcia, pri ktorej sa molekula obsahujúca uhlík a kyslík zo vzduchu mení na oxid uhličitý a vodu, pričom príležitostne vznikajú ďalšie vedľajšie produkty. V olejoch sú molekuly obsahujúce uhlík mastné kyseliny. V prípade súčasných sviečok sú palivom vosky, ktoré predstavujú inú kategóriu zlúčenín, hoci sú štruktúrou podobné. Proces horenia je exotermický, čo znamená, že sa pri ňom uvoľňuje energia – mimoriadne výhodná pri absencii žiaroviek alebo na vytvorenie útulnej atmosféry v luxusnom priestore.
Teplo z reakcie
Teplo vznikajúce pri reakcii udržiava olej v odparovaní a miešaní s kyslíkom, čím sa reakcia udržiava dovtedy, kým je v ňom olej. Knôt nie je zložkou, ktorá horí; horiacou látkou je olej nasatý do knôtu. Lampy však majú aj svoje nevýhody. Napríklad lampy, ktoré pozostávajú len z horľavého oleja s trochou bavlny ponorenej do nich, môžu pri náhodnom prevrhnutí spôsobiť značné problémy, ako sú popáleniny kože alebo dokonca požiar v susedstve.
Vynález knôtu
Vynález sviečok bol revolučný, pretože premenil samotné palivo na lampu tým, že knôt začlenil do pevného paliva. Vďaka dôkladnej konštrukcii knôtu a sviečky zostáva väčšina paliva v typickej kužeľovej sviečke v pevnom stave, kým sa nepriblíži k plameňu. Vosk v blízkosti plameňa sa roztaví a vstrebe do knôtu, kde sa ďalej zahrieva, vyparuje sa na plynné molekuly vosku a potom sa vznieti. Molekuly vosku reagujú s kyslíkom za vzniku oxidu uhličitého a vody. Tam vosk skončí. Zmení sa na CO2, plyn pri izbovej teplote, a vodu, plyn pri teplote plameňa sviečky.
Tento proces môžete pozorovať, ak nad plameň sviečky umiestnite niečo studené, uvidíte kondenzáciu vodnej pary zo vzduchu. Podobne, ak plameň sviečky prikryjete pohárom, rýchlo zhasne, pretože koncentrácia kyslíka sa znižuje, zatiaľ čo koncentrácia CO2 sa zvyšuje.
Dym zo sfúknutej sviečky
Dym, ktorý vidíme vychádzať zo sfúknutej sviečky, je v skutočnosti nespálené palivo. Knôt zostáva horúci, takže vosk sa naďalej odparuje. Tento horúci vosk stúpa do vzduchu, ale pri stúpaní sa nespáli, takže sa ochladí a skondenzuje späť na malé pevné kvapôčky vosku. Nespálený vosk je to, čo vidíte a cítite po zhasnutí sviečky. Môžete to demonštrovať priložením zápalky k prúdu vosku a plameň bude sledovať cestu vypareného a skondenzovaného paliva späť ku knôtu. Je to pôsobivý trik na párty.
Občas ma s týmto vedomím prekvapí, že ľudia úplne nechápu, že zmiznutie sviečky je v podstate rovnaký jav ako vyčerpanie benzínu v nádrži po prejdení niekoľkých stoviek kilometrov. Jediný rozdiel je v tom, že namiesto cestovania máte mierne osvetlený priestor a kúpeľňu, ktorá vydáva príjemnejšie vône, ako by to bolo inak. Sú však chvíle, keď uvažujem o sviečke a uvedomujem si, že je celkom nezvyčajné, že sviečka sa pri horení v podstate stáva súčasťou vzduchu. Je to zvláštny, ale fascinujúci jav.
Takže keď sa vás nabudúce niekto opýta: „Kam ide vosk zo sviečky?“, môžete pokojne odpovedať, alebo ho jednoducho nasmerovať sem.
