Как отопить комнату одной свечей? Возможные виды обработки. Как же все-таки отличить восковые свечи от парафиновых

12.06.2019

Свечи - молчаливые свидетели тайн, тихих дружеских бесед, интимных признаний. Они освещают не только дом, но и сознание, позволяя проникнуться аккордами удовольствия и уюта. Но только натуральные свечи из воска пчёл способны стать не только стильным элементом декора, отражающим наш вкус даже при свете дня. Восковые свечи обладают уникальными целительными свойствами!

Свеча: биография

Первые свечи начали изготавливать в древнем Египте, более 3тыс. лет назад, из жира животных и масляных рыб. Это были небольшие контейнеры с жидким жиром, куда опускался фитиль.

Римляне макали скрученный папирус в жир, который застывал и позволял материалу дольше гореть. Китайцы и японцы использовали для фитиля рисовую бумагу, а американские индейцы изготавливали свечи из сосновой смолы.

Свечи из воска пчёл появились в средние века. В отличие от жира, воск не давал копоти и неприятного запаха, горел ярко и ровно. Но пчелиный воск было сложно достать, стоил он дорого и применялся только для аристократии и церкви. В 1850 году из нефти и сланца изобрели парафин. Свечи стали доступны для любого кошелька. Однако использование парафиновых свечей оказалось небезопасным для здоровья человека.

Чем же вредны свечи из парафина?

Канцерогенные и токсичные, они при горении выделяют бензол и толуол. Бензол обладает сильным аллергическим действием. Яд общетоксического действия – толуол - вызывает отравления, эндокринные нарушения, снижает работоспособность, накапливается в клетках центральной нервной системы. Содержащийся в таких свечах диэтилфталат вызывает головокружение, нарушение ритма дыхания, головную боль, тошноту. А при частом воздействии поражает нервную и дыхательную системы и способствует образованию рака. Перечисленные вещества особо опасны для беременных и детей.

У парафиновых свечей много других недостатков:

При тушении коптят с тяжелым сильным запахом, неприятные и жирные на ощупь, горят быстро, неярко, их нельзя зажигать часто и использовать как освежитель воздуха.

Наилучшей альтернативой многим современным свечам из парафина являются свечи из настоящего пчелиного воска. Они не только безопасны, но и полезны!

Что такое пчелиный воск?

Пчелы вырабатывают воск особыми восковыми железами для постройки сот. В ячейках из воска насекомые выращивают своих деток и хранят мёд. Самый качественный воск получают из забруса - восковых крышечек, которыми запечатываются ячейки со зрелым мёдом. Перед откачкой мёда пасечник срезает эти крышечки. Воск этот – красивого жёлтого цвета и пахнет мёдом.

Пчелиный воск содержит более 300 различных соединений. В нем содержатся минеральные вещества, прополис, смолы, примесь цветочной пыльцы, витамин А, бетакаротин и др.

Воск встречается от светло-желтого до желто-бурого цвета и обладает характерным, очень приятным запахом. На срезе или на изломе он матовый с мелкокристаллической структурой.

Пчелиный воск твердеет при комнатной температуре, а при 38-40 ° С он становится мягким и способен принять любую форму. При 70-73 ° С воск становится жидким.

Зачем же нужны восковые свечи?

1. Натуральные свечи полезны для здоровья! Свечи из воска – это полностью натуральный, экологически чистый продукт. Они обладают целебной силой природы. При горении воск выделяет антимикробные ферменты, лечебные эфироносы – воздух в доме очищается. Особенно это полезно во время вспышки вирусного гриппа. Компоненты свечи уничтожают болезнетворные микробы и повышают иммунитет. Действие восковой свечи при проведении природной «ингаляции»:

антимикробное,
противовоспалительное,
успокаивающее,
согревающее,
болеутоляющее,
адсорбирующее.

2. Свечи из пасечного воска долговечны! Воск непроницаем для влаги и способен храниться без малейших изменений очень долго, не теряя свое качество. При нагревании и охлаждении восковой слой не дает трещин. Такие свечки горят ровно, без чада и неприятного запаха, не оплывают и не коптят. На руках не остается сальности. Использовать их можно дольше, чем аналогичные изделия из парафина.

3. Вы наслаждаетесь природной ароматерапией! Свечи из воска не нужно ароматизировать искусственным путем при помощи химии. Аромат свечей положительно воздействует на нашу нервную систему. Вы получаете глубокое умиротворение и релакс, избавляетесь от негативных эмоций, успокаиваетесь и расслабляетесь. Нежный, сладковатый запах мёда и цветочной пыльцы навевает добрые ассоциации и воспоминания о лете. Натуральная ароматерапия активизирует творческую деятельность, разгружает подсознание, помогает справиться с задачами ситуацией, требующими анализа и интуиции.

4. Натуральная свеча – эксклюзивный подарок! Он непременно принесет в каждую семью долгожданное счастье, мир и благополучие! Огонь такой свечи способен сжигать скопившийся негатив, напряжение и другой «энергетический мусор».

Несмотря на то, что сейчас существует множество всяких горелок, плиток и обогревателей — до сих пор находятся рыболовы, которые обогревают зимнюю палатку парафиновыми свечами.

За всей кажущейся несерьёзностью такого подхода скрывается очень даже неплохой потенциал, ведь теплотворная способность парафина сравнима с таким же показателем у прочих нефтепродуктов. Составляет она 48 мегаджоулей , что даже чуть больше, чем у бензина (44 мДж). Ежели выражаться более-менее бытовым языком, оставив за кадром нудные физические выкладки, выйдет так, что килограмм парафина, сгорая в течение часа — даст столько же тепла, что и 13-киловаттная полупромышленная термопушка.

Теперь посчитаем всё тоже самое для одной парафиновой свечи. Для примера возьмём «икеевскую» (это свечки в виде шайбочек в стаканчиках из алюминиевой фольги).

Масса такой свечи примерно равна 12 граммам. Данное количество парафина будет в 83 раза «слабее» килограмма сего вещества — 157 ватт против 13 киловатт. Но мы, опять же, определили сию «тепловую мощь» с учётом того, что парафин полностью израсходуется за час. А время горения одной свечи (по заверениям производителя) составляет 4 часа . После элементарных расчётов становится очевидно, что выходная мощность одной «икеевской» свечи — 39 ватт .

У самой миниатюрной газовой плитки на одноразовых баллонах мощность не превышает 2-х киловатт, и для отопления палатки этого более чем достаточно. Отсюда вывод — чтобы соперничать с этой мощностью, нам потребуется ни много ни мало — 50 свечей .

Конечно, эта цифра — для хорошего — градусов под 25 — мороза за стенкой палатки. Именно при нём начинаешь долго гонять плитку на полной мощности. В более же «тёплую» погоду свечек может понадобиться вдвое меньше. А то и втрое, особенно, если наша цель — не столько обогрев палатки, сколько поддержание лунок в незамерзающем состоянии.

Но всё же рассмотрим вариант с 50-ю свечами — как максимально затратный. При компактном размещении все свечки займут площадь примерно 40 на 20 сантиметров — столько же, сколько и средняя по размеру плитка. С розжигом «свечной батареи» придётся малость повозиться.

На 8 часов рыбалки понадобится 100 штук свечей (это примерно 1,2 килограмма парафина).

В «пересчёте на рубли» выходят ещё более интересные цифры, особенно если сравнить парафин с тем же газом. В случае использования горелки — на 8 часов рыбалки понадобится 2 поллитровых баллона стоимостью по 80 рублей — это 160 рублей на всю рыбалку. Упаковка из 48 свечей стоит 130 рублей, две упаковки — 260 . Выходит так, что на газе мы сэкономим 100 рублей. Однако, свечи по сравнению с «голубым топливом» имеют неоспоримое преимущество — они не мёрзнут на морозе и могут быть зажжены при любой температуре. Ну и само собой — не требуют никакого дополнительного оборудования.

Оказывается, очищенный технический парафин марки П-2 по оптовым ценам стоит вполне сносно — 40-50 рублей за килограмм . И если бы существовала заправляемая горелка, работающая на парафине — потенциал этого топлива можно было бы раскрыть полностью. Тогда парафин стал бы хорошей альтернативой газу и бензину.

Но это тема отдельного разговора, выходящего за рамки данной статьи.

Когда речь заходит о свече, то подсознательно сразу возникает аналогия с чем-то пренебрежимо малым, несущественным, предельно слабым и ни на что не способным. Это связано с исторически сложившейся традицией, сравнивать, например, яркость лампочек с яркостью свечи, или показывать мощь телескопа, который из Москвы “видит” свечу во Владивостоке. Особенно завораживающе на зрителей действует работа двигателя Стирлинга, который не только бодро вертится от воздуха нагретого свечой, но и дает электричество, от которого лампочка светится намного ярче этой же свечи.

Автору не удалось найти в интернете информацию о тепловой мощности обычной стеариновой или восковой свечи. Но в одном очень старом справочнике по физике сказано, что отдача тепла стеариновой свечи равна 80 ккал/час, а керосиновой лампы с плоским фитилем – 60 ккал/час. После перевода в общепринятые единицы получаем мощность свечи 93 Ватта, а керосиновой лампы – 70 Ватт. Именно эти цифры вызвали сначала недоумение, а затем недоверие, и послужили причиной данного исследования.

Теория

Чтобы нагреть какое-либо тело массой m, от температуры T 0 до температуры T 1 к нему нужно подвести тепловую энергию Q. Причем, чем больше масса, и чем больше разность температур, тем больше тепловой энергии понадобится для нагрева. Таким образом, можно написать:

Q = cm(T 1 -T 0) (1)

где c – удельная теплоемкость, отображает тот факт, что некоторые материалы нагреваются легко, а некоторые требуют очень больших затрат тепловой энергии.

С другой стороны, мы знаем, что конечная температура зависит от времени нагрева, причем, чем дольше нагревать, тем выше вероятность получить более высокую температуру. Это связано со скоростью подвода (поглощения) тепла или с мощностью, которая определяется так: P н = Q/t , где t – время нагрева. Поэтому получаем важное уравнение

P н t = cm(T 1 -T 0) или P н = cm(T 1 -T 0)/t (2)

в котором все величины могут быть измерены и вычислены. Следует заметить, что уравнение (2) характеризует мощность, поглощенную только нагреваемым телом, т.е. мощность нагрева. Если это уравнение переписать в следующем виде

T 1 = (P н /cm)t + T 0 , (3)

то получаем рекомендацию к действию: нужно через определенные промежутки времени измерять температуру нагреваемого тела, построить график зависимости температуры от времени нагрева и по тангенсу угла наклона полученной прямой вычислить мощность P, а через нее и Q, если это необходимо.

Но на самом деле линейная зависимость Т(t) наблюдается далеко не всегда. Все дело в том, что по мере увеличения температуры тело само начинает нагревать воздух и окружающие предметы. Т.е. с ростом температуры тела увеличиваются и потери тепла, и наконец наступает такой момент, когда скорость подвода тепла сравнивается со скоростью потерь, и температура тела больше не растет. Поэтому в общем случае зависимость Т(t) не будет линейной и уравнение (3) будет справедливо только при малых изменениях Т 1 и t.

Мощность потерь тоже пропорциональна разности температур и описывается уравнением, аналогичным уравнению (2) с той лишь разницей, что появляется знак минус. Поэтому можно записать:

P п = cm (T 1 -T 0)/t (4)

T 1 = - (P п /cm)t + T 0 (5)

Отсюда следует, что, наблюдая за процессом остывания, который тоже не будет линейным, мы получим информацию о мощности потерь тепловой энергии при соответствующей температуре тела. Уравнение (5) , также как и уравнение (3) , будет справедливо только при малых изменениях Т 1 и t.

Таким образом, тепловая мощность, которую мы отбираем у пламени свечи, равна сумме мощности, которую поглотило нагреваемое тело, и мощности, которую оно рассеяло в окружающее пространство, т.е. Р сумм = Р н +Р п. Но мы не учли еще ту часть тепловой мощности свечи, которая вообще не участвовала в нагреве тела. Поэтому можно говорить о коэффициенте полезного действия (КПД) процесса нагревания пламенем свечи, и определить его следующим образом:

КПД = (Р н +Р п)/Р общ (6)

Следует заметить, что КПД свечи существенно зависит от многих параметров процесса нагрева, даже от таких как наличие сквозняков или копоти от пламени на поверхности нагреваемого тела. Но самое главное, мы не знаем достоверно из чего сделана свеча. И, как следствие, не можем определить теплотворную способность как основных горючих материалов, входящих в состав свечи, так и тех добавок, которые могут радикально повлиять на процесс горения. Поэтому практический интерес представляет Р сумм, т.е. та тепловая мощность, которую можно отобрать у пламени свечи. Но эта мощность зависит как от режимов и способов подвода тепла к нагреваемому телу, так и от материалов и дизайна самой свечи. Поэтому этот параметр тоже может варьироваться в широких пределах и требует тщательного анализа в каждом конкретном случае.

Примерно оценить КПД процесса нагревания пламенем можно на основании экспериментов с нагревом на газовой горелке. В этом случае известна теплотворная способность газа и известен объем сгоревшего газа. Так, например, при мощности горелки 2840 Вт КПД процесса нагрева 2-х литрового чайника составляет 33%, а при мощности горелки 720 Вт – 58%. Учитывая то обстоятельство, что пламя свечи омывает нагреваемое тело под действием естественной конвекции (а газ из горелки выходит под давлением и, естественно, с большей скоростью), то можем рассчитывать на КПД свечи более 58%.

Эксперимент

В период с 21 апреля, по 6 мая 2011 года было выполнено 3 эксперимента в разных температурных условиях, с разными типами свечей и с разной теплоизоляцией нагреваемого тела.

Эксперимент №1. Температура воздуха 16 градусов в начале и 17 в конце эксперимента. В качестве пробного тела был использован стеклянный химический стаканчик массой 56 грамм, в котором находилось 100 миллилитров воды.

Температура воды измерялась ртутным термометром со шкалой от 0 до 110 градусов Цельсия через каждую минуту. Точность измерения температуры ± 0,2 градуса. Теплоизоляция не применялась. Свеча – китайская ароматическая (запах клубники) в алюминиевой чашечке. Кинетика нагрева и остывания представлена кривой 1 на Рис.1. Как следует из графика, относительная линейность зависимости Т(t) наблюдается только в самом начале процесса нагревания, а с повышением температуры происходит усиливающееся отклонение от линейности. Это проявление увеличивающихся потерь тепловой мощности.

На Рис.2 представлены результаты вычисления по формулам (2) и (4) поглощенной тепловой мощности и рассеянной в окружающее пространство. При температуре 30 градусов вода отбирает от пламени свечи 30 Ватт тепловой мощности, при температуре 60 градусов – 20 Ватт, причем, только 10 Ватт идет на нагрев, а остальные 10 Ватт рассеиваются.“Парад точек” в диапазоне 56 - 66 градусов обусловлен образованием пузырьков воздуха на ртутном шарике термометра. Поэтому в следующих экспериментах использовалась не водопроводная вода, а предварительно кипяченая и охлажденная до комнатной температуры

Эксперимент №2. Начальная температура воздуха в комнате 27 градусов и 26 конечная. В качестве пробного тела был использован жестяной стаканчик массой 32 грамма, в котором находилось 100 миллилитров воды. Сверху и сбоку стаканчик был теплоизолирован фольгированным пенополиуретановым ковриком толщиной 5 мм, который обычно применяется для теплоизоляции полов. Свеча тоже китайская только с ароматом жасмина. Визуально пламя этой свечи было больше и ярче, чем в предыдущем эксперименте. Кинетика нагрева и остывания представлена кривой 2 на Рис.1. Как следует из графиков, через 40 минут нагрева вода успешно вскипела, а процесс остывания до 35 градусов растянулся на 80 минут.

На Рис.3 приведены результаты вычислений, из которых следует, что в этом случае от пламени свечи можно получить мощность более 40 Ватт. Поскольку теплоизоляция не продемонстрировала безоговорочных преимуществ, то следующий эксперимент выполнялся по методике первого эксперимента.

Эксперимент №3. Температура воздуха в комнате на протяжении всего эксперимента не изменялась и составляла 22 градуса по Цельсию. Использовалась сувенирная свеча (новогодняя) еще советского производства. Кинетика нагрева и остывания представлена кривой 3 на Рис.1. Особенностью этой свечи было то, что в процессе горения расплавленный парафин вытекал из зоны горения. Таких циклов было три. После каждого цикла вытекания высота фитиля увеличивалась, и, естественно, увеличивалась и высота пламени. Таким образом, в процессе нагрева свеча разгоралась. Это хорошо видно на Рис.4 по минимумам на 5, 9 и 16 минуте эксперимента.

Максимальная мощность, которую удалось получить от этой свечи, составляла 50 Ватт. Для оценки КПД процесса нагрева пламенем были продолжены эксперименты с нагревом 2-литрового чайника на газовой горелке. На Рис.5 представлена зависимость КПД нагрева от скорости подачи газа. Возле соответствующих точек показана мощность горелки и время вскипания 2 литров воды. Монотонное падение КПД с ростом скорости подачи газа свидетельствует о том, что нагретый воздух, проходя с большей скоростью, не успевает отдавать тепло чайнику.

Интересно сопоставить результаты эксперимента №3 с результатами рис.5. Количество нагреваемой воды в 20 раз меньше (2л/100мл = 20), а время вскипания абсолютно одинаковое, 22 минуты. И средняя скорость нагрева тоже почти одинакова: 4,1град/мин для газовой горелки и 3,95 град/мин для свечи. Значит можно считать, что мощность свечи в 20 раз меньше мощности газовой горелки, т.е. 1180/20 = 59Вт. Таким образом, КПД нагрева пламенем свечи довольно высок (от 40/59 = 68% до 50/59 = 85%)

Неплохо согласуются и результаты эксперимента №2, хотя время вскипания несколько отличаются. А скорость нагрева у свечи даже выше, чем у горелки, 3,82 град/мин против 3,26 град/мин (до 80 градусов). Можно считать, что мощность свечи несколько меньше, чем 720/20 = 36Вт. Если взять среднее между 40 Ваттами в начале нагревания, и 20-ю в конце (Рис.3), то так оно и есть. И КПД в 83% (30/36 = 83%) вполне оправдан, так как стаканчик был теплоизолирован.

Выполненные эксперименты неожиданно дали ответ еще на один важный вопрос: “А какова тепловая мощность чашки с чаем, от которой двигатель Стирлинга тоже работает?” Ответ простой, если чашка емкостью 100 мл., то ее мощность естественно равна мощности потерь, т.е. примерно 15 Ватт (в диапазоне 70 – 90 градусов). Если 200 мл., то в 2 раза больше, т.е, примерно 30Вт. У двухлитрового чайника мощность потерь, естественно в 10 раз больше, и, как показывает эксперимент, составляет 250 – 300 Ватт.

Остается только измерить тепловую мощность ладони, чтобы оценить энергетические характеристики и этого типа стирлингов.

Выводы

Таким образом, теплоотдача свечи в 93 Ватта - это не выдумка и не ошибка, а объективная вещь, с которой нужно считаться и использовать на полную “мощность”. Необходимо переосмысливать наше отношение к свече и к двигателям от нее работающим. Если раньше к этим двигателям отношение было как к игрушкам, как к технической забаве, как к тренингу перед созданием чего-то более серьезного, то после осознания истинной силы свечи, ясно, что нет ничего более серьезного, чем двигатели, работающие именно от свечи.

Итак, свеча. Это самый необходимый предмет в рюкзаке туристов, путешественников, охотников, рыбаков, альпинистов, одним словом, людей, которые временно покидают пространство охваченное цивилизацией и остаются один на один с природой. Но достижения цивилизации их при этом не отпускают, в рюкзаке оказываются и такие предметы как телефон, фонарик, фотоаппарат, видеокамера, GPS-навигатор, ноутбук, да мало ли что еще. И всем этим завоеваниям цивилизации необходимо электричество, запас которого стремительно тает в течение первых 2-3 дней.

Имея стирлинг-генератор с КПД 10%, который работает от 50-ваттной свечи, получим 5 Ватт электричества. Этого вполне достаточно на подзарядку всех электронных устройств путешественника. А если еще и свечу иметь 200-ваттную, то можно смело и надолго уходить от объятий цивилизации.

Таким образом, максимальные усилия необходимо направить не на увеличение мощности низкотемпературных стирлингов, а на увеличение их КПД, хотя бы до 5%. Тогда эти устройства из разряда игрушек сразу переходят в разряд самых необходимых вещей и не только в рюкзаке. И второе, над чем стоит подумать, - это увеличить мощность свечи до 150-200 Ватт. Неплохо было бы еще, и контролировать ее мощность в процессе горения.

Харьков, апрель - май 2011года

Мы закупили свечи в разных церквях и в медовом магазине и провели эксперимент, выявив какие свечи действительно восковые.

К пребольшому сожалению в наше время встретить 100% восковые свечи хорошего качества крайне сложно. Во всем мире предпочтение отдается парафиновым свечам, они стоят дешево, но на этом заканчиваются все преимущества парафиновых свечей.

Парафин – это производное нефти, помимо парафина в состав свечи входит большой набор химических воскозаменителей, стеарина и отдушек. При горении такие свечи выделяют токсические вещества, и сам парафин является канцерогеном при сгорании. А теперь подумайте, из чего сделаны свечки, которые мы любим зажигать на праздничные тортики? А они ведь капают в торт при горении.

Свечи из настоящего необработанного пчелиного воска – это не только безопасно, но и полезно! В такие свечи входит прополис , который придает особый запах свечам и при горении, испаряясь, очищает и дезинфицирует воздух в помещении и благотворно воздействуют на весь организм человека.

Как же все-таки отличить восковые свечи от парафиновых?

В эксперименте участвовали:

1. Контрольная свеча - cвеча, изготовленная хозяйкой Старообрядческой церкви вручную из необработанного пасечного воска наших пчел в Русской Тавре. (Читайте в предыдущей статье изготовление наших восковых свечей)

2. Свеча восковая заводского изготовления из очищенного воска, куплена в церкви на площади 1905 г.

3. Свеча полувосковая из церкви на площади 1905 г. (Процент содержания воска в свечи оказался низким).

4. Свеча “восковая” из медового магазина, как оказалось в эксперименте парафиновая с другими воскозаменителями и отдушкой.

5. Свеча парафиновая праздничная из церкви на Гончарном переулке.

6. Свеча иерусалимская, обожженная святым огнем, купленная в той же церкви, оказалась 100% парафиновая.

Эксперимент показал:

1) По запаху:

1. Наша свеча из необработанного воска имеет ярко выраженный естественный аромат воска, который чувствуется, если свечу поднести к носу.

2. Заводская свеча имеет очень слабый восковой запах, практически не пахнет, так как изготовлена из очищенного воска, из которого удалены все примеси, придающие столь неповторимый аромат нашим свечам.

3. Полувосковая свеча не имеет запаха.

4. “Восковая” из медового магазина не имеет запаха.

5. Парафиновая свеча не имеет запаха.

6. Иерусалимская парафиновая также не имеет запаха.

2) На ощупь:

1. Наша свеча немного шероховатая, приятная на ощупь, восковая.

2. Заводская восковая свеча более гладкая, но также естественная на ощупь.

3. Полувосковая на ощупь менее приятная, больше похожа на парафин.

4. “Восковая” из медового магазина на ощупь неприятная, также напоминает больше парафин

5. и 6. Парафиновые на ощупь как мыло, очень неприятные, жирные.

3) При разрезании ножом:

1. Наша свеча легко режется, как пластилин, на срезе не крошится

2. Заводская свеча ведет себя также

3. Полувосковая режется чуть сложнее, она более твердая.

4. “Восковая” из медового магазина режется нормально.

5. Парафиновая режется также как полувосковая. Видимо в составе помимо парафина есть другие воскозаменители, которые делают свечу по свойствам ближе к восковой.

6. Иерусалимская свеча ведет себя как 100% парафин, крошится при разрезании, пластичность отсутствует.

4. При горении:

1. Наша свеча горит ровно, не течет, (не плачет), при горении плавится, образуя капельку воска внутри свечи. В процессе горения периодически потрескивает. Горит медленно. Дает очень слабый запах воска. Свеча легко ставится на капельку воска на стеклянную поверхность.

2. Заводская горит также.

3. Полувосковая горит чуть быстрее.

4. “Восковая” из медового магазина горит очень быстро. На поверхность поставить ее не удалось, капелька мгновенно застыла, указывая на парафиновое происхождение, жирное на ощупь.

5. Парафиновая горит быстро, течет, но капелька есть при плавлении, что тоже указывает на наличие других примесей в ней помимо парафина. Не пахнет при горении. Поставить свечу также не удалось.

6. Иерусалимская ведет себя как чистый парафин, горит очень быстро, как бы испаряясь в воздухе, не образуя капелек. Не пахнет при горении. Поставить свечу не удалось.