ロウソクの炎を高濃度酸素下に置いたら火が大きくなるのはなぜですか？

ロウソクの炎を高濃度酸素下に置くと火が大きくなります。
これは酸素が燃焼を促進するためと小学校で習います。
しかしよくよく考えてみると、なぜ燃焼を促進させられると火が大きくなるのでしょうか。

まずはじめに、私はろうそくの炎の光についてこう理解しています。
①ロウソクが赤いのは火の内部への酸素の供給が追い付かないため、不完全賞により高温の煤があまっており、その黒体放射で赤っぽく光って見える。
②周りの空気の接する周辺部は酸素の供給が足りるので黒体放射による色は出ず、燃焼の過程に出る励起したラジカルによる発光が起こっているが、内部でおこる黒体放射に対して光が弱いのでほとんど目視できない。

しかしこのロウソクの光の仕組みを考えたときに、それなら高濃度酸素下では不完全燃焼による煤が出にくくなり、火が大きくなるのではなく、「青くなって逆に小さくなるべきなのでは？」と思いました。
実際にガスバーナーでは空気の供給が少ない時は赤い大きな炎が出て、空気調節ネジをあけると青い炎に変わり、大きさも小さくなります。

この原因を自分では以下のように考えました。
ガスバーナーでは炎が大きくなるのは供給するガスの量によるものでした。
つまり、ろうそくでも供給される燃焼物質の増加が考えられます。

酸素供給が多くなる。
↓
完全燃焼が増える
↓
蝋に与えられる熱量が増え、ろうが解けて揮発する速度が速くなる
↓
燃料が増えて酸素の供給が追い付かなくなる
↓
煤による黒体放射が起こる赤い炎が大きくなる。

この考え方であっているのでしょうか。
つまり酸素が炎を大きくする直接的な原因ではなく、温度が上がることで燃料供給速度が上がっているだけなのでは？ということです。

もしあっていたら、逆にものすごく冷やしたロウソクの炎は高濃度酸素下でも通常の空気の下で常温のロウソクの炎と大きさが変わらなかったり、溶けるギリギリまであたためたロウソクは通常の空気の下でも炎が大きかったりするのでしょうか。

またいくら高濃度酸素下においてもガスの供給が一定のガスバーナーでは炎が大きくなるということはないのでしょうか(赤い炎が青くなる？青い炎はそのまま？)。

分かりましたら教えてください。

質問者からの補足コメント

• とりあえず。
  青い炎のほうが温度は高いですが、温度が高いから青いわけではありません。
  
  質問中にも書きましたが、本来炎は青いもので、それは燃焼過程に出るOH、CH、C2のようなラジカルが励起状態から基底状態に戻るときに発する光です。
  ところが不完全燃焼になると、炎の内部に煤ができ、この高温の煤が黒体放射する光がラジカルが出す光より強いため、炎は黒体放射の赤っぽい色になってしまうのです。

    補足日時：2019/04/24 12:55

• ロウソク炎の温度は約1400度ですが、絶対温度だと約1700Kです。
  色温度でロウソクは約2000Kとされていますから、だいたいそれぐらいになります。
  
  一方黒体放射で青白い色を出そうとしたらもっと高温を出さなければいけません。
  シリウスが青白い星ですが、この表面温度は約10000Kとされています。
  9000℃の炎なんて太陽表面より3000℃もも熱いです。
  
  これを勘違いしている人には残念ながら正確な回答は望め無いので、申し訳ありませんが回答を控えていただけたらと思います。

    補足日時：2019/04/24 12:56

• お礼の文字数で書ききれなかったので・・・。
  
  >>先出通り、
  >>単位時間辺りの　放射率と、
  >>総エネルギー量が　低いから、
  
  >>保有総熱量すら、
  >>全て　放ち切れない、
  >>位であって、
  
  >>到底　オレンジ止まりだろう。
  
  保有遭熱量をすべて解き放ったところで、青白くはなれません。
  原爆の中心温度ですら4000℃ですよ？
  7000℃を越えないと熱によって青白くなることはできません。
  
  その意味ではオレンジどまりなのは回答者さんの言うとおりです(私も再三言っています)。
  
  青い炎があるのは、温度によるものではなく「ラジカル」によるものです。
  そして、ろうそくの炎内にも「ラジカル」は存在し、発光しています。
  ただし、煤が熱により放つ黒体放射の「輝炎発光」の強さにより覆い隠されてしまっています。

  No.7の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2019/04/24 19:46

No.4 回答者： nouble1 回答日時： 2019/04/24 15:52

酸素濃度が　最適混合比に、

近づくと、
燃焼速度が　最速に、
近づくよね？


熱輻射量も　最大化し、
指摘通り、
気化ロウ供給量も　増えるが、

上昇気流も　増すよね？


此の先は、
ロウ芯径と、ロウ材質、同時燃焼本数、
同時燃焼範囲域にも、
よるだろうが、


十分な　輻射熱が、
もたらされた、
と　仮定するなら、

上昇気流で　外周部燃焼は、
吹き飛ばされ　細くなり、
中心部燃焼が　鮮明になり、
赤みの層が　減らないかな？


因みに、
酸素供給不足が　促進は、
しないと　思うよ。


事実、
大量同時燃焼状態を　見ると、

赤くは　無く、
黄色みが　増すよね？


此は、
例え、
熱量が　多く、
酸素供給量が　不足しても、

現実に　赤くは、
ならず、
細くなる事を、
表しては　ないかな？

この回答へのお礼

つまり回答者さんは
「炎が大きくなるのは、上昇気流によって引き伸ばされているのであって、炎の体積自体が大きくなっているわけでは無い」
と言うことでしょうか。

なるほど
確かに上昇気流は強くなっていそうです。

しかし、ガスバーナーの炎が最適混合比のときに小さくなる事にはどのような説明になるのでしょうか。

また真に最適混合比になれば、煤は生成されないので炎は「青」くなるはずです。


ロウソクでの最適混合比のときとガスバーナーでの最適混合比の状態が異なる

もしくはガスバーナーと違ってロウソクでは最適混合比になれない理由を知りたいですね。

お礼日時：2019/04/24 16:18

No.3 回答者： nouble1 回答日時： 2019/04/24 15:31

予想でも　構わないのかい？

この回答へのお礼

その予想の根拠が私が考え至っていない視点からのものであれば多いに参考になりますから、ありがたいです。

しかし、適当な予想であれば必要ありません。

また結論だけの予想だとその予想がどのようになされたのか分からないので、論拠を示した上の予想をお願いしたいと思います。


そこまで書くのめんどくさいと思われる方もいると思いますが、そういう方は回答されなくて大丈夫です。

判断に困る予想は教えられないほうが良いですから。

お礼日時：2019/04/24 15:36

No.2 回答者： nouble1 回答日時： 2019/04/24 14:15

化学的素養が　其れだけ、

あるなら、

気化ロウと　酸素の、
最適混合比は　お解りだろうし、

方程式化すれば、
最大燃焼効率化での、
最大燃焼速度も、
ロウ柱への　輻射熱量も、
判るだろう。


と　なれば、
環境条件を　ご自身で、
策定　できる事に、
なる訳だから。


通常時燃焼映像と、
最適環境下燃焼映像を、
各々　撮って、
ご自身で　確認すれば
いいだけですよな？

この回答へのお礼

理解してほしいのは私は結果を知りたいんであって、実験を自分でしてみろという答えは求めていないんです。

それで別に回答が一件もつかないのであれば構いません。

誰も知らないのであれば、それでいいのです。

ここは質問して教えてもらう場所です。
質問して教えてもらうという事は自分で調べられない、もしくは手っ取り早く答えが知りたいときに使う手段です。

なので私みたいに、ある程度専門知識がいる事を知っている人いたら教えてーという思いで質問すること自体は何も問題ないですよね。

それとも誰でも答えられる簡単なことしか聞いてはいけないんでしょうか。


逆に答えを知らないなら回答するのはやめていただきたいです。

「こうやったらわかるかもしれません」程度のアドバイスなら善意と受け取れますが、「こうやって自分でやってみろ」なんて回答誰が望んでいると思っているのですか？

回答者の意図に添えないのであれば、回答すべきでないと思うのですが、この考えは間違っているでしょうか。

お礼日時：2019/04/24 14:51

No.1 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2019/04/24 11:54

蝋燭の炎は、炎心･内炎･外炎からなります。

炎心は、パラフィン(主に炭素と水素)が熱せられ気化している状態。
これが、熱せられ気化、内炎で燃えますが不完全燃焼で煤が発生、その煤が外炎で燃え尽きます。一番明るく見えるのは内炎です。

方や、天然ガスやプロパンガスは、空気と混合してからガスの噴出量を調節してから点火します。
この時、空気の混合比率が低いと不完全燃焼、赤い炎になるのです。

赤い炎、青白い炎。色の違いは燃焼時の温度が違うから、燃焼温度が高いほど青白くなります。
蝋燭の燃焼温度は、内炎で500度、外炎で1400度に達します。ガスの燃焼温度は1400~1500度です。
このように、モノが燃える時、発する光を色温度と言います。

この回答へのお礼

色温度は青白くはなりますが、青くはなりません。
黒体放射は温度が上がるにつれ、波長が短い光も出るようになるため、赤外線から可視光、紫外線と温度とともに色が変わります。
しかし赤外線が出なくなるわけでなく、出る光が増えるだけです。
つまり出る色はオレンジ→白→青白と変わります。
また青色が出る温度も炎の温度で出るようなものではなく、7000K以上でやっと青色がかってきます。
青い星が青いのは色温度のせいですが、炎が青いのはラジカルの発光であり、色温度とは関係ありません。

というわけで、私がほしい回答では全くありません。
あしからず。

お礼日時：2019/04/24 12:18