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黄色に輝く炎の上端は，「縁」が はっきりせず，徐々に薄くなって 消えていくように見える 黄色に輝いている炎 （炎全体の上部2/3くらい） 炎全体の下部1/3くらいまで芯 が入り込んでいて，炎の下縁か ら円錐形に薄暗い部分がある 炎の下縁部は薄青色をしている |
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芯の先端は「黄色に輝く炎」の 中に入り込み，赤熱している 炎の下端より上の芯は黒く 炭化している ろうそくの棒体の最上部は， 球面状に凹み，融けた液体の ろうがたまっている |
ろうそくの炎（ろうそくが灯っている状況）を観察し，そこでどんな変化が起こっているのか――ろうそくの燃焼のメカニズム――を考える。
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黄色に輝く炎の上端は，「縁」が はっきりせず，徐々に薄くなって 消えていくように見える 黄色に輝いている炎 （炎全体の上部2/3くらい） 炎全体の下部1/3くらいまで芯 が入り込んでいて，炎の下縁か ら円錐形に薄暗い部分がある 炎の下縁部は薄青色をしている |
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芯の先端は「黄色に輝く炎」の 中に入り込み，赤熱している 炎の下端より上の芯は黒く 炭化している ろうそくの棒体の最上部は， 球面状に凹み，融けた液体の ろうがたまっている |
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→ 明るい炎の直上部（輝く炎はない） —— 何も付着しなかった。 この部分には，ガラス棒に付着するような物質は存在 しないと考えられる。 → 炎の明るく輝いている部分 —— 黒くススが付着した。 ガラス棒を差し入れたとき，黒煙が上がった。 このことから，この部分には炭素の固体微粒子が 存在すると考えられる。 → 炎の下部（芯の周囲） —— 炎の縁のあたりにはススが付着 し，「円錐形の薄暗い部分」では，無色の液体が付着 した。 ガラス棒を炎から取り出すと，この液体は無色（白）の 固体となった。 このことから，芯の周囲の「円錐形の薄暗い部分」には， 気体のろう（パラフィン）が存在し，ガラス棒を差し入れた ことで，冷やされて凝結し，液体としてガラス棒に付着 したと考えられる。 |
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明るい炎の直上部（輝く炎はない）―――→ 強く焦げた。 この部分は（目に見える炎はないが）温度は一番 高いことがわかった。 炎の明るく輝いている部分 ―――→ 明るく輝いている部分のすぐ外側が焦げた。 明るく輝いている炎の内部でも，時間が少したつ と焦げてきた。ここではススも付着して黒くなるが， ススはふき取れるので，焦げ目とは区別できる。 炎の下部（芯の周囲） ―――→ 目に見えている炎のすぐ外側に少し焦げ目がつい た。 |
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← 炎上方の 高温度の空気 の上昇気流 炎の影 → |
5. 灯っているろうそくを直射日光の下に置いた |
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明るい炎の直上部（輝く炎はない） —— 外炎 最も温度が高い。 ここで炭素と水素が空気中の酸素と酸化反応を起こし，大き な熱を発生していると考えられる。 ここから明るい炎の外周部下側に向かって，温度が下がっ ていくことから，酸化反応を起こす炭素・水素の量が減少 していくわけで，これは，炎内部にも上昇気流が生じ，炭 素・水素の原子の多くは上部へ移動するからと考えられる。 炎の明るく輝いている部分 —— 内炎 ここでは，気体になっていたろう（パラフィン）が，まわりの熱を 受けて分解し，炭素原子（スス）・水素原子が生じていると考 えられる。この炭素原子が，熱によって黄色の光を発している のが，「黄色く明るく輝く炎」であろう。 この部分では「熱の発生」は起こっておらず，「熱」は，炎外周 から供給されるので，温度は外周部よりずっと低いと考えられ る。 炎の下部（芯の周囲） —— 炎心 ここには，「ガラス棒にろうが付着した」ことから，気体のろうが 存在し，これは，芯を毛管現象によって上がってきた液体の ろうが，まわりの熱を受けて気化したものと考えられる。 ここでは，ろう（パラフィン）が分解を起こすほどの温度には なっていないので，炭素原子の発光も起こらず，暗いのだと 考えられる。 |
| ろうそくの燃焼のメカニズム |
図中，緑の矢印は「状態変化」を表し， 赤の矢印は「化学変化」を表している |
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ろうそくの棒体の先端部は，球面上に凹み，液体のろうが溜まっている。 炎下端部の形に沿って熱が放射されているので，炎下端部の形に温度分布が起こり，その形にろうが融解して液体になる。 |
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