ろうそくの炎

• ろうそくの炎は、熱分解によって気化した蝋が酸素と反応する拡散燃焼の現象であり、外炎・内炎・炎心の3層構造を形成します。
• 燃焼の成立には「可燃物」「酸素供給」「発火点以上の温度」の3要素が不可欠であり、消火はこのいずれかを遮断することで行われます。
• 各層の性質は酸素の供給量に依存し、完全燃焼が起こる外炎は最高温となり、不完全燃焼による炭素粒子を含む内炎は最大輝度を示します。

解説

ろうそくの燃焼プロセスは、まず熱によって固体の蝋が融解し、毛細管現象で芯を吸い上げられ、さらに熱分解を受けて気化することから始まります。この気体状の蝋が周囲の空気と混ざり合いながら燃焼する「拡散燃焼」が、特徴的な炎の形を作ります。

炎の構造は、外側から「外炎」「内炎」「炎心」に分類されます。外炎は空気と直接触れるため酸素が十分に供給され、完全燃焼が進行します。そのため温度は約1400度と最も高いですが、反応生成物が無色の二酸化炭素や水蒸気であるため、あまり明るくは見えません。一方、内炎は酸素の供給が不十分なため不完全燃焼が起こり、遊離した炭素の微粒子が生成されます。この炭素粒子が高温で白熱（熱放射）するため、炎の中で最も明るく輝きます。中心部の炎心は、気化したばかりの蝋が充満しており、酸素がほとんど届かないため燃焼反応がほぼ進まず、温度は400〜600度程度と最も低くなります。