Faradays Kerze – Der Lehrstückgrundriss in 20 Bildern

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4. Der Flammensprung 5. Die Kapillarwirkung des
Dochts
6. Das Flammenmeer
7./8./9./10. Wo befindet sich dampfförmiges Wachs in der brennenden Kerze? Wieder hilft Faraday: Mit Hilfe eines unverzinkten
Drahtgitters, das knapp oberhalb des Dochtes waagrecht in die Flamme gehalten wird, lässt sich die Flamme quer „aufschneiden“.
Ein Flammenkelch ist unterhalb des Gitters zu sehen, und aus seinem hohlen Zentrum, dem Flammenkern, entweicht
weißer Wachsdampf, der sich oberhalb des Gitters sogar anzünden lässt. Eine Flammenspitze tanzt über dem Gitter auf
und ab. Der Dampf aus dem Inneren der Flamme ist tatsächlich der Brennstoff, das sehen wir beim Erzeugen einer Tochterflamme
ausserhalb der Kerze, indem wir Wachsdampf anzünden. Wir können ihn auch einsammeln mithilfe einer Dampfleitung,
die vom Flammeninneren über ein am Stativ befestigtes Glasrohr zu einem großen Kolben führt, der sich allmählich mit
fließendem weißen Nebel füllt und anschließend über einer brennenden Kerze ausgeschüttet wird. Eine Stichflamme erhebt
sich über der Kerze, und im Kolbeninneren bleibt eine dünne weiße Wachsschicht zurück. Doch weder im Kolben noch in der
Glasleitung hat der Wachsdampf gebrannt, sondern lediglich an der frischen Luft. Ihm fehlt in den Glasgefäßen der Luftsauerstoff,
ohne den jede Flamme „erstickt“.
2. Akt: Was passiert in der Flamme?
7. Der Flammentanz 8. Die Tochterflamme 9. Wachsdampf sammeln 10. Ersticken der Flamme
Die Schülerinnen und Schüler lernen Ruß als Zwischenprodukt, Wasser und Kohlendioxid als Endprodukte des Verbrennungsprozesses
kennen und die Chemie als Wissenschaft, die grundlegende Eigenschaften und Verwandlungen von Stoffen
analysieren kann.
11./12./13. Die Kerzenflamme steht im Mittelpunkt der Betrachtung: Beim Flammentanz konnte man beobachten, dass
schwarzer Ruß aus der Flamme entweicht, wenn wir das Gitter in den Flammenmantel halten statt in den Flammenkern. Sobald
eine Flamme beim Brennen gestört wird, rußt sie. Die Beobachtung ist alltäglich, aber in ihrer Merkwürdigkeit dennoch
kaum bewusst: Wie kommt das – schwarzer Ruß aus einer weißen Kerze? Und weiter: Sobald die Flamme wunderschön mandelförmig
und ungestört brennen kann, ist der Ruß wieder verschwunden!
Ruß, das heißt elementarer Kohlenstoff, muss also bei der Verbrennung kurzzeitig entstehen. Der Kerzenwachsdampf muss
sich beim Brennen verwandeln, Ruß als völlig neuer Stoff dabei entstehen. Er ist weder vorher noch nachher zu finden, sondern
nur in der Flamme selbst. Wir betrachten nun die Projektion einer brennenden Kerze im Licht eines Diaprojektors: Ein
am Flammensaum aufsteigender Luftstrom formt die Flamme, erhitzt sich dabei und bildet an der Flammenspitze einen deutlich
sichtbaren Wirbel.Nun finden wir zur Lösung des erstaunlichen Phänomens: Der wachsdampferfüllte Flammenkern, dort,
wo die Flamme dunkel ist und kein Licht gibt, erscheint im Flammenbild auf der Leinwand hell. Der Flammenmantel jedoch,
der am hellsten strahlt, wirft in der Projektion einen dunklen Schatten. Dort müssen sich also feste Teilchen befinden, die kein
Licht durchlassen. – Ruß ?