презентацию `Свеча`

История свечи
«… О чем то дальнем
неземном
О чем то близком и
родном,
Казалось плачут
свечи…»
Свечи в разных страна и вещества, из которых они сделаны
В Китае и Японии свечи производили из воска. Его получали из
насекомых и семян растений, а затем эту массу формовали в бумажные
трубочки.
Несколько позже появился еще один материал, составивший большую
конкуренцию воску и жиру - спермацет. Его получали из вещества,
содержащегося в головах китов.
Спермацетовые свечи горели намного ярче восковых - они были настолько
яркими, что свет спермацетовой свечи использовался в качестве стандарта в
фотометрии. Но по понятным причинам в 20 веке добыча спермацета была
запрещена и прекращена.
В это же время химики делают открытие: животный жир состоит из
нескольких компонентов - стеариновой и олеиновой кислот, соединенных с
глицерином.
Удалив глицерин, получается вещество под названием "стеарин",
которое тверже жира и лучше горит. Еще позднее из неочищенной нефти
научились извлекать парафин. Но восковая свеча до сих пор осталась
единственным эталоном.
Восковые свечи
Воск - второй по значимости и ценности продукт,
получаемый от медоносных пчел. Это органическое
вещество, как ни одно другое, обладает свойствами
стойко сохранять свои качества в течение столетий.
Прошло еще двести лет, прежде чем свечи стали
отливать в жестяных или стеклянных, а чуть позже
оловянных формах. Такие свечи назывались литыми.
Где-то в 1500-е годы появились свечи из воска.
Восковые свечи горят ярче и дольше, производят
меньше копоти и пахнут лучше. Фитили делали из
различных видов растительных волокон.
При горении восковой свечи выделяются фитонциды,
которые подавляют бактерии и вирусы в воздухе,
очищая его.
Благодаря концентрированной смеси эфирных масел
луговых цветов выявляются следующие свойства
свечей: расслабление, успокоение, снятие усталости и
головных болей, избавление от бессонницы,
антидепрессант и антисептик.
Для того, чтобы сделать восковую свечу, надо потрудиться.
Вот, например, один из старых способов изготовления
восковых свечей - обливание. В мастерской в большом котле
растапливали воск. Над котлом подвешивали обруч с
укрепленными на нем фитилями. Обруч вращался вокруг
своей оси, а рабочий при помощи большой ложки обливал
фитили воском до тех пор, пока не получались свечи нужной
толщины. Затем свечи выравнивали, раскатывая на
полированной каменной плите. А вот еще один способ
производства восковой свечи: фитиль в горизонтальном
положении натягивали между двух крючков и равномерно
облепливали его размягченным в теплой воде воском.
Масляная лампа
Прообразом современных свечей были лампы времен
каменного века, которые люди выдалбливали из камня и наполняли
животным жиром. Такие лампы были известны уже 20 тыс. лет тому
назад. Впервые свечи упоминаются еще в библейские времена, в начале
I-го тысячелетия до н. э. Эти древние свечи представляли собой фитиль,
воткнутый в контейнер, заполненный жиром или каким-либо другим
горючим материалом.
Сальная свеча
В России сальные свечи вошли во
всеобщее употребление в XII веке. При их
изготовлении фитиль несколько раз
обмакивали в растопленное сало, поэтому
назывались они «мокаными». Сальные свечи
сильно коптили и засоряли воздух, но ничего
лучшего долго не могли придумать. Лишь в
конце XV столетия фитиль из пакли был
заменен нитяным. В отличие от восковой
свечи, она неприятна на ощупь, оставляет на
вещах жирные пятна, обладает весьма
неприятным запахом.
Парафиновые свечи
В 1830 году спермацету составил конкуренцию парафин,
который получали из нефти или особого сорта торфа. Затем он
уступил место более дешевому церезину. Церезин – это
очищенный минеральный воск, близкий по своему составу к
окислившейся нефти.
Парафиновые свечи вначале были довольно дорогими, так
как парафин извлекали при перегонке дегтя растительных
веществ. Затем в Англии его начали добывать из торфа. Однако и
в том и другом случае он получался лишь в небольших
количествах. Коренное изменение произошло с налаживанием
крупномасштабной переработки нефти. Сейчас – это один из
наиболее доступных нефтехимических продуктов.
Настоящие, используемые в быту
человека свечи, называются сальными или
мокаными. Производятся они следующим
способом. Хлопчатобумажные фитили
подвешиваются на петельках и разом
обмакиваются в растопленное сало (говяжье
или баранье). Потом они вынимаются,
охлаждаются и снова окунаются, пока вокруг
фитиля не нарастает достаточно толстый
слой сала.
Свеча с точки зрения химии
Восками традиционно называют группу распространенных в природе
сложных эфиров высших, жирных кислот и высших одноатомных высших
спиртов. Воски бывают как растительного, так и животного происхождения. Для
изготовления свечей по ряду причин наиболее подходящим оказался пчелиный
воск – вещество, вырабатываемое пчелами и служащее материалом для
построения сот. Пчелиный воск состоит преимущественно из
мирицилпальмитата (брутто-формула С46Н94О2) – сложного эфира, образованного
мирициловым спиртом и пальмитиновой кислотой:
С15Н31СООН + С31Н63ОН
С15Н31 – С (О) – О – С31Н63 + Н2О
Пчелиный воск обладает высокой пластичностью, что позволяет
придавать свечам необходимую форму, легко окрашивается и к тому же имеет
приятный запах. Развитие свечного ремесла исторически обусловлено
комплексом этих свойств пчелиного воска.
Животные жиры представляют собой смесь сложных эфиров,
образованных глицерином и стеариновой (октадекановой) либо
пальмитиновой (гексадекановой) кислотой – глицерина тристеаратом и
трипальмитатом:
СН2 – ОН
СН2 – О – С(О) - R
│
СН – ОН + 3НО – С – R
│
║
│
СН – О – С(О) – R + 3Н2О
│
СН2 – ОН
СН2 – О – С(О) - R
О
где R – углеводородный радикал стеариновой (C17H35 -) или
пальмитиновой (C15H31-) кислоты.
Сальная свеча имеет множество недостатков при горении –
накапливают многочисленные продукты сопровождающей горение
термодеструкции жиров и разложение содержащихся в сале примесей
белковой природы.
Глицерина тристеарат и трипальмитат – низкоплавкие вещества,
поэтому сала плавится намного больше, чем успевает сгорать. Сальная
свеча сильно оплывает (т.е. расходуется бесполезно, не по назначению) и
коптит.
Количество копоти (сажи) зависит от условий горения свечи:
(С17Н35ОО)3С3Н5
О2
nСО2 + (57 – п) С + 55Н2О
Взглянув на диаграмму отображающую интервалы плавления «свечных»
веществ, можно отметить, что пчелиный воск (мирицилпальмитат) плавится
при более высокой температуре, чем сало.
Стеарин
Сало
40
50
Пчелиный воск
60
70
t, oС
Эта температура невелика, и процесс плавления, предшествующий
горению воска, реализуется легко, но достаточно высока, чтобы при горении
свеча чрезмерно не размягчалась, сохраняла форму и, излишне не плавясь,
сгорала полнее.
Фитиль
E1 (Q1)
Исходные
вещества
E2 (Q2)
Конечные
продукты
Чтобы понять роль фитиля, ровно, как и других компонентов такого,
простого на первый взгляд, изделия, как свеча, нужно остановиться на
сложных комплексах происходящих при ее горении физико-химических
процессов.
Чтобы свеча горела, ее нужно зажечь, т.е. затратить определенную
энергию E1 (или количество теплоты Q1) для инициации процессов
горения, в результате которого выделяется энергия Е2 ( или количество
теплоты Q2 ), превышающая затраченную. Такие процессы называются
экзотермическими; затраченная на инициацию процессов энергия Е1 –
энергией активации, а величина Q2 – тепловым эффектом реакции.
Материал фитиля должен расходоваться пропорционально расходу
тела свечи. Если фитиль сгорает слишком быстро, так же быстро
расходуется
(оплывает) и свеча. Отслуживший фитиль должен
разрушаться и удаляться из зоны горения. Если фитиль по каким-то
причинам своевременно не разрушается, а сохраняет физическую
целостность, то нарушается структура пламени (пропорции между
зонами (4) –(6)) – светящаяся зона пламени уменьшается, происходит
неполное сгорание топлива – появляются копоть и неприятный запах
продуктов частичной термической деструкции вещества свечи.
Еще хуже, если слишком длинный прогоревший фитиль загнется книзу. В
этом случае к копоти и запаху гари добавятся нарушение симметрии
чашечки расплава (3) и, соответственно, чрезмерное оплывание свечи.
Впрочем, лучше, если нагар с фитиля будет удаляться по ходу горения сам.
Для этого материал фитиля обрабатывают некоторыми солями, например
фосфатами. Они играют ту же роль, что и флюсы в металлургии: зола
превращается в сравнительно низкоплавкие соединения и удаляется вместе с
оплывающими каплями.
Теперь рассмотрим структуру пламени. Это хороший пример
последовательного прохождения множества сбалансированных физикохимических процессов. В зоне (4) как такового нет, ведь доступ окислителя
(кислорода воздуха) к центру язычка затруднен, он расходуется в
поверхностных слоях пламени.
Как утверждает история, первые твердые свечи
были изобретены римлянами примерно в середине I-го
тысячелетия до н. э. Эти свечи производились из
твердых видов жира животных. Такие свечи были
дешевы, доступны, а посему вошли в повседневную
жизнь на долгие столетия.