蜡烛火焰介绍 陈正 cz@pku.edu.cn 北京大字 Peking University
蜡烛火焰介绍 陈 正 cz@pku.edu.cn Peking University
蜡烛火焰 (图片来自网络) 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn)
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 蜡烛火焰 (图片来自网络) 2
火焰颜色和温度 黄色来自soot的黑体辐射 Yellow Faint yellow 1,000'C- Dark- Blue 蓝色来自于化学发光，即化 学反应产生的CH直接处于外 层电子激发态CH*,从电子 激发态自发辐射跃迁回电子 基态，发出蓝色荧光 Diagram of colors and typical temperatures of a flame Jearl Walker(1978)The Physics and Chemistry Underlying the Infinite Charm of a Candle Flame 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn) 3
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 火焰颜色和温度 Jearl Walker (1978) The Physics and Chemistry Underlying the Infinite Charm of a Candle Flame 黄色来自soot的黑体辐射 蓝色来自于化学发光，即化 学反应产生的CH直接处于外 层电子激发态CH*，从电子 激发态自发辐射跃迁回电子 基态，发出蓝色荧光 3
火焰颜色和温度 黄色来自soot的黑体辐射 Yellow Faint yellow o0o*c Dark- Blue 蓝色来自于化学发光，即化 学反应产生的CH直接处于外 层电子激发态CH,从电子 激发态自发辐射跃迁回电子 基态，发出蓝色荧光 火焰靠近下面部分温度低是因为这个区域是石蜡油蒸发的区域，并且卷入的氧化剂非常有限，氧化剂较少，燃烧放热 也比较少，另外燃烧放热大多数供应给石蜡蒸发、空气预热等过程。在火焰上部，虽然火焰是橘色的，但这并不表明 没有蓝光了，这个黄色是碳烟(S0o)受热白炽发光。此处卷入的氧化剂较多燃料也被预热，火焰在此处燃烧得更剧 烈。但因为燃料多于氧化剂，燃料燃烧不完全，产生碳烟，碳烟白炽发光让火焰变橙黄色。所以，橙黄色本身不放 热，而是蓝色火焰区放热，放的热被碳烟吸收变白炽，白炽光盖住了蓝色光。（该段文字来自网络，作者：刘舆帅） 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn)
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 火焰颜色和温度 火焰靠近下面部分温度低是因为这个区域是石蜡油蒸发的区域，并且卷入的氧化剂非常有限，氧化剂较少，燃烧放热 也比较少，另外燃烧放热大多数供应给石蜡蒸发、空气预热等过程。在火焰上部，虽然火焰是橘色的，但这并不表明 没有蓝光了，这个黄色是碳烟(Soot)受热白炽发光。此处卷入的氧化剂较多燃料也被预热，火焰在此处燃烧得更剧 烈。但因为燃料多于氧化剂，燃料燃烧不完全，产生碳烟，碳烟白炽发光让火焰变橙黄色。所以，橙黄色本身不放 热，而是蓝色火焰区放热，放的热被碳烟吸收变白炽，白炽光盖住了蓝色光。(该段文字来自网络，作者：刘舆帅) 4 黄色来自soot的黑体辐射 蓝色来自于化学发光，即化 学反应产生的CH直接处于外 层电子激发态CH*，从电子 激发态自发辐射跃迁回电子 基态，发出蓝色荧光
火焰结构 品co ous carbon) Dark Red 1.000°C 408 Space Blue Candle Flame Reaction Zones. Emissions,and Temperature (图片来自网络) 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn) 5
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 火焰结构 (图片来自网络) 5
物理化学过程 尜 Products,heat Luminous zone soot oxidation 02 Stoichiometric Soot contour(gas) Incandescence Soot formation Dark zone cracking Fuel Vaporization O2,products,heat Flame zone O2,fuel oxidation Chemiluminescence Capillary action Heat -Convection Diffusion →Conductio Wax Melting s*◆Radiation Wick Fumiaki Takahashi(2009) Candle and jet diffusion flames:mechanisms of combustion under gravity and microgravity conditions 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn)
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 物理化学过程 Fumiaki Takahashi (2009) Candle and jet diffusion flames: mechanisms of combustion under gravity and microgravity conditions 6
物理化学过程 Products of burning mainly water and carbon dioxide Carbon particles consumed here or lower Luminous carbon zone Carbon particles formed here or lower Carbon particles become incandescent Main reaction zone: Chemical reactions Fuel vaporized Reaction zone with and decomposed C2 and CH emissions Oxygen diffusing into Thin dead space reaction zone Liquid fuel climbs wick Processes in the flame Jearl Walker(1978)The Physics and Chemistry Underlying the Infinite Charm of a Candle Flame 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn)
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 物理化学过程 Jearl Walker (1978) The Physics and Chemistry Underlying the Infinite Charm of a Candle Flame Carbon particles consumed here or lower Carbon particles formed here or lower Main reaction zone: Chemical reactions Reaction zone with C2 and CH emissions Oxygen diffusing into reaction zone Liquid fuel climbs wick Thin dead space Fuel vaporized and decomposed Carbon particles become incandescent Luminous carbon zone Products of burning mainly water and carbon dioxide Processes in the flame 7
物理化学过程 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn)
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 物理化学过程 8
物理化学过程 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn) 9
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 物理化学过程 9
剪烛西窗 却何巴君 话当山问 雨 巴共夜归 山剪雨期唐北 夜西涨朱李 雨窗秋有商 时烛地期晚 (图和文字来自网络) 古人为什么要剪烛？ ■因为古代蜡烛熔点低，蜡烛本身烧的快，而烛芯烧得慢，导致烛芯过长， 造成火焰太大、温度过高将蜡烛融化会形成浪费。所以隔一断时间，就要 将多余的烛芯剪掉。古代文人常用剪烛表示夜晚长谈，或友情或爱情。 《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正（北京大学工学院cz@pku.edu.cn) 10
《燃烧学基础》蜡烛火焰介绍 陈正 ( 北京大学 工学院 cz@pku.edu.cn) 剪烛西窗 夜雨寄北唐 •李商隐 却话巴山夜雨时 何当共剪西窗烛 巴山夜雨涨秋池 君问归期未有期 古人为什么要剪烛？ 因为古代蜡烛熔点低，蜡烛本身烧的快，而烛芯烧得慢，导致烛芯过长， 造成火焰太大、温度过高将蜡烛融化会形成浪费。所以隔一断时间，就要 将多余的烛芯剪掉。古代文人常用剪烛表示夜晚长谈，或友情或爱情。 (图和文字来自网络) 10