ろうそくが消える理由

Question

中一の理科の授業で、「ろうそくを吹き消したとき、何の原因で炎が消えるのか。」
1　酸素がなくなる
2　温度が下がる
3　燃えるものがなくなる
という質問がありました。今から30年以上前の話です。
先生の用意した解答は3だったのですが、私は2だと思っています。
というのは、当時すでに「熱い風が吹いたために火がついた」という文を読んだことがあったからです。それは広島・長崎の被爆、東京大空襲、関東大震災、の体験談でした。
その時は、授業とはあまりにもかけ離れたことになりそうなので食い下がりませんでしたが、いまだにくすぶっています。
本当のところはどうなのでしょう。

shota_TK · Accepted Answer

昔，消炎装置の研究をしていた者です．
答えは，「3が60%，2が40%」という感じだと思いますよ．
もし，3だけが正しいとするならば，
可燃性の気体を用意し，これを炎に吹きかけた場合には炎は消えないはずですね．
しかし，実際には，ある程度以上吹きかける速度が速くなると，
「吹き消え」という現象が起こり，炎は消えてしまいます．
これは，可燃性ガスの移動が早いために炎の熱が奪われるからです．

逆に，2だけが正しいとするならば，
高温の空気を瞬間的に吹きかけた場合には，炎は消えないはずですね．
しかしこの場合には気化したロウの蒸気が吹き飛ばされ，炎は消えると思います．

つまり，息を吹きかけて炎が消える原因は，
炎の温度を下げてこれを消滅させる効果と，燃料となるロウの蒸気を
吹き飛ばす効果の両方が存在すると思います．

hironomikoto · Answer

僕もこの問題にはおぼえがあります。
それでおもうんですが、確かにしょうたさんのいうとうりだとおもいます。
が日本語として３はおかしいのではないでしょうか。
もえるものがなくなる、というのはそれ自体、変な日本語です。
蝋が燃えているんですから、燃えるものがなくなるというと蝋がなくなるという意味にとれるんです。そんなことはないですよね、蝋燭はなくなりません。
正確には燃える状態のものがなくなるです。
ぼくはそのへんでかなりひっかかるものがありました。
燃えるメカニズムとして、炎により解けた蝋がしんにしみこみ、熱で蒸発、気化したろうが燃えて炎になります、という説明のなかでならわかるんですが。
いきなり３では何をさしてるのか不明瞭です。

次に、もえるもの＝温度があがり気化した蝋
さらに、炎＝さらに温度があがり発火点を超えた状態
なら２と３は分離不可能ではないでしょうか？

燃焼の３要素というのならもっと細かい説明が必要で、強引な問題だとおもいます。
答えとして２と３は両方とも正解だと思うんですが。
数学の答えではなく、物理の答えですから。

shota_TK · Answer

No4のしょうたです．
なぜ6:4にしたかというと，ろうそくの場合，吹き消した直後の芯の部分が
発火温度よりも高温になっていると考えられるからです．
このとき，芯の周囲に気化したロウが存在していれば，再び着火する可能性が
大きいですよね．
いずれにしても，「３だけが正解」というのは正しくないと思います．
でも，小中学校の先生って，この手の思い込みが多いですよね．
ぼくも，小学校の頃，先生にずいぶん食ってかかったものです(笑)．
例えば，「熱が高温側から低温側に移動する」って教わったときも，
「冷たいものが高温側に移動するんじゃないんですか？」って質問して
先生を困らせました(笑)．後で考えると，熱の本質は振動なので，
「冷たいもの」なんて存在しないんですよね．
あ，すみません，脱線しました．
あと，「吹き消え」と「フレームアウト」は同じです．
消炎装置の研究をしてたとき，高速の炎を消し止める方法を見つけたんです．
大喜びしてたら，「吹き消え」だったんですねぇ．
もっと低速の炎を簡単にパスしちゃって，ボツになりました．

SCNK · Answer

フレームアウトという現象ですね。
これはろうそくを吹き消すときだけではなく、ガスタービンエンジンやロケットエンジンなどでも起こり得ることです。
炎は自身が発生する熱で、さらに周囲の混合気を発火させて行きます。これを伝播といいます。
伝播速度は、混合気の種類や圧力によって変わりますが、そこに新たな混合気が吹き付けられた場合、伝播速度より混合気の流速が小さければ炎は十分さかのぼって新たな混合気に着火して燃焼を継続できます。
しかし混合気の流速が伝播速度より早くなると、もはや炎は、さかのぼることができなくなり、消えてしまいます。
ろうそくの場合、蝋が気化しつつ周囲の空気と混ざって混合気を作っています。ろうそくの場合、伝播速度が小さいので口で吹いただけで消えてしまうわけです。
熱い風で着火するためには、混合気の引火点以上の温度が必要です。しかしこれも流速が早すぎればフレームアウトを起こします。
温度が下がることによって炎が消えることも理論的にはありえますが、伝播するときの熱の方が通常はずっと高いので簡単なことではありません。むしろ気圧が高くなって燃えやすくなります。最近はあまりやりませんが、以前はジェットエンジンの内部に水を噴射して温度を下げるということをやって出力を高くする仕掛けがあったものです。

tactics_01 · Answer

消火の方法としては、1.2.3のすべて三つ共正解です。

物が燃えるためには、「酸素」「温度」「可燃物」の三つが必要です。

そうろくの可燃物は「ろう」ですが、燃えるためには気化する必要があります。
芯に染込んだろうが燃えているわけではなく、芯の周りに気化したろうが、燃えているのです。

息を吹きかける事によって、芯の周りの気化したろうを吹き飛ばしているので、
燃える物がなくなり、消火されるわけです。

半田ごてなど炎の出ないもので芯を加熱して燃焼温度を保ったまま、息を吹きかけても、
やはりろうそくは消えてしまいます。

ですから、先生の回答どおり、3が正解となります。

また「熱い風が吹いたために火がついた」場合の暑い風は、数百度～の風です。
「酸素」「可燃物」がすでにあり、燃焼に必要な温度が供給されたために物が燃えるのです。

yum_p · Answer

私がもし、子供にこの答えを問われたら、
「３である」と答えると思います。
ろうそくは、糸に染み込んでいるロウが気化したものが燃えています。
勢いよくこれを吹くと、そのロウが吹き飛ばされて消える、ということです。

温度が下がれば、確かに火は消えるでしょう。
しかし、たとえば手に息を吹きかけると冷たく感じるのは、
息の温度が低いから、ではありません。
はぁ～、とゆっくり吹きかけたときに感じる暖かさこそが息の本当の温度です。
普通ならば、ろうそくが燃えている周りの空気よりもよほど暖かいです。
それを吹きかけたからと言って、現在よりも温度は下がらないでしょう。

また、焚き火のような大きな火であれば、
息を吹きかければ消えるどころか、さらに燃え広がってしまうでしょう。
（これは酸素を供給してしまうせいですが）
これを消すためには、水をかけるなどして冷やすわけですね。

というわけで、先生のおっしゃっていたことは正しいと思うのですが、
いかがでしょうか？

ろうそくが消える理由

昔，消炎装置の研究をしていた者です．

僕もこの問題にはおぼえがあります。

No4のしょうたです．

フレームアウトという現象ですね。

消火の方法としては、1.2.3のすべて三つ共正解です。

私がもし、子供にこの答えを問われたら、

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