Experiencia de observación de una vela

1. Antecedentes

1.1. Etimología

La palabra vela viene de Inglés medio candel, del Inglés Antiguo y del Anglo-Norman

candele, tanto de América candla, desde candre que brillen.

1.2. Historia

Las primeras velas conocidas se originaron en China alrededor de 200 aC, y se

hicieron a partir de grasa de ballena. Las velas no aparecieron en Europa o el Medio

Oriente hasta algún momento después del año 400, en gran parte debido a la

disponibilidad de aceite de oliva para la quema de lámparas. La vela europea

temprana fue hecha de diversas formas de grasa natural, sebo y cera. En el siglo

18, esperma de ballena, el aceite producido por el esperma de ballena, se utilizó

para producir una vela superior. A finales del siglo 18, el aceite de colza y aceite de

colza se empezó a usar como sustitutos más baratos.

"Hasta los últimos años, las velas se fabrican exclusivamente de la cera de abejas,

esperma de ballena o de sebo. La aplicación de la investigación científica química...

todas las mejores velas ahora se hacen a partir de los ácidos esteárico y margárico

sólidos y cristalizable puro. Estos son liberados a partir del ácido oleico fluido, y de

la glicerina, que existe en combinación con ellos en el sebo ordinaria, así como de

otras sustancias análogas, a partir de parafina, el ácido esteárico y margárico en el

aceite de coco y el aceite de palma, además de la viejo sustancia esperma de

ballena, cera y tanto vegetales como animales”. -Velas, octava edición, Enciclopedia

Británica, 1853

La parafina se destiló por primera vez en 1830, y revolucionó la fabricación de velas,

ya que era un material económico que produjo una vela de alta calidad, sin olor que

ardía razonablemente limpia. La industria fue devastada poco después, sin

embargo, por la destilación de petróleo. Recientemente velas a base de resina que

son independientes y transparentes se han desarrollado, con la pretensión de que

se queman más que las velas de parafina tradicionales. Por lo general, son

perfumadas y con base de aceite.

En la Edad Media en Europa, velas de sebo fueron la vela más común. En el siglo

13, la fabricación de velas se había convertido en un arte gremio en Inglaterra y

Francia. Los fabricantes de la vela fueron de casa en casa haciendo velas de las

grasas de cocina guardados para ese propósito, o hacen y venden sus propias velas

de las pequeñas tiendas de velas.

1.3. Definición

Una vela es un bloque sólido de cera con una mecha encajada, que se enciende

para proporcionar la luz, ya veces calor, e históricamente se ha utilizado como forma

de mantener el tiempo.

Un fabricante de velas se conoce tradicionalmente como un cerero. Varios

dispositivos han sido inventados para sostener velas, candelabros de mesa

sencillos, para la elaboración de lámparas de araña.

Para una vela de quemar, una fuente de calor se utiliza para encender la mecha de

la vela, que se funde y vaporiza una pequeña cantidad de combustible, la cera. Una

vez vaporizado, el combustible se combina con el oxígeno en la atmósfera para

formar una llama. Esta llama proporciona calor suficiente para mantener la vela que

se quema a través de una cadena de auto-sostenible de eventos: el calor de la llama

funde la parte superior de la masa de combustible sólido, a continuación, el

combustible licuado se mueve hacia arriba a través de la mecha por acción capilar,

el combustible licuado finalmente se vaporiza a quemar dentro de la llama de la

vela.

A medida que la masa de combustible sólido se funde y se consume, la vela crece

más corto. Las porciones de la mecha que no están emitiendo combustible

vaporizado se consumen en la llama. La incineración de la mecha limita la longitud

expuesta de la mecha, manteniendo así una temperatura de cocción constante y la

tasa de consumo de combustible.

Algunas mechas requieren recorte regular con unas tijeras, por lo general a

aproximadamente un cuarto de pulgada, para promover más lento, quema

constante, y también para prevenir el tabaquismo. En los primeros tiempos, la

mecha necesario para ser recortado con bastante frecuencia, y especial vela-tijeras,

referido como "despabiladeras" hasta el siglo 20, fueron producidos para este fin, a

menudo combinado con un extintor. En las velas modernas, la mecha está

construido de modo que se curva sobre cómo se quema, por lo que el extremo de

la mecha obtiene oxígeno y se consume por el fuego a continuación-una mecha de

auto-recorte.

1.4. Componentes

1.4.1. Cera

Velas, una vez se hicieron a partir de sebo y cera de abejas hasta después

de 1850, que fueron hechas principalmente de esperma de ballena y de

grasas animales purificadas. Hoy en día, la mayoría de las velas están hechas

de cera de parafina. Las velas también se pueden hacer de la cera de abejas,

de la soja, otras ceras vegetales y sebo. Las velas del gel se hacen de una

mezcla de aceite mineral y un polímero.

La vela puede estar hecha de

Parafina

Cera microcristalina

Estearina

Cera de abejas

Gel

Algunas ceras vegetales

Sebo

Esperma de ballena

El tamaño de la llama y la correspondiente velocidad de combustión se

controlan en gran medida por la mecha de la vela.

Los métodos de producción utilizan moldeo por extrusión. Los métodos de

producción más tradicionales implican fundir el combustible sólido por la

aplicación controlada de calor. El líquido se vierte en un molde o una mecha

se sumerge varias veces en el líquido para crear una vela cónica de cruce. A

menudo se añaden aceites de la fragancia, aceites esenciales o tinte basado

anilina.

1.4.2. Parafina

Propiedades

La parafina es una materia sólida, cérea, incolora, inodora e insípida, constituida por

hidrocarburos saturados. Su punto de fusión varía entre 38 Cº y m s de 57Cº, todas

son plásticas a temperaturas algo inferiores a su punto de fusión y se convierten al

fundirse, en líquidos fluidos y movibles. Al fundirse se dilatan considerablemente.

Mediante una mecha es fácil hacerlas arder dando una llama blanca, brillante, sin

humo.

Usos

Las parafinas más consistentes se emplean en grandes cantidades para fabricar

velas, las variedades más blandas se utilizan para alimentar lámparas como las

mineras, domésticas, así también como para empapar la madera con la que se

hacen los fósforos. Las propiedades peculiares de la parafina hacen que sea,

además un material útil para muchos fines. Se usa para impermeabilizar telas,

cueros, paredes, cartuchos y papel de envolver y una multitud de otras aplicaciones.

Estearina

1.4.3. Mecha

Una mecha de la vela funciona por capilaridad, el dibujo de la cera derretida o

alimentar a la llama. Cuando el combustible líquido llega a la llama, se vaporiza y

entra en combustión. La mecha de la vela influye en cómo arde la vela. Las

características importantes de la mecha incluyen diámetro, rigidez, resistencia al

fuego, y la inmovilización.

Una mecha de la vela es un trozo de cuerda o cordón que sostiene la llama de una

vela. Mechas comerciales están hechas de algodón trenzado. La capilaridad de

mecha determina la velocidad a la que el hidrocarburo fundido se transporta a la

llama. Si la capilaridad es demasiado grande, las corrientes de cera fundida por el

lado de la vela. Wick a menudo compuesto de una variedad de sustancias químicas

para modificar sus características de combustión. Por ejemplo, por lo general es

deseable que la mecha no resplandor después de la llama se extingue. Los agentes

típicos son el nitrato de amonio y sulfato de amonio.

1.5. Característica

1.5.1. Luz

Basado en las mediciones de un tipo de cono, parafina cera de la vela, una vela

moderna normalmente se quema a una velocidad constante de alrededor de 0,1

g/min, la liberación de calor a aproximadamente 80 W. La luz producida es de

aproximadamente 13 lúmenes, para una eficacia luminosa de aproximadamente

0.16 lúmenes por watt - casi un centenar de veces más bajo que una bombilla

incandescente.

La intensidad luminosa de una vela típica es, pues, aproximadamente una candela.

La unidad SI, candela, era en realidad sobre la base de una unidad mayor llamada

la candela, lo que representa la intensidad luminosa emitida por una vela hecha a

las especificaciones particulares. La unidad moderna se define de una manera más

precisa y repetible, pero se elige de manera que la intensidad luminosa de una vela

es todavía alrededor de una candela.

1.5.2. Temperatura

La parte más caliente de la llama está justo encima de la parte azul muy aburrido a

un lado de la llama, en la base. En este punto, la llama es de aproximadamente 1400

C. Sin embargo en cuenta que esta parte de la llama es muy pequeña y libera poca

energía de calor. El color azul es debido a la quimioluminiscencia, mientras que el

color amarillo es visible debido a la emisión de radiación de partículas de hollín

caliente. El hollín se forma a través de una serie de reacciones químicas complejas,

que conduce de la molécula de combustible a través del crecimiento molecular,

hasta que se forman compuestos de anillos múltiples de carbono. La estructura

térmica de una llama es complejo, cientos de grados por encima de distancias muy

cortas que conducen a gradientes de temperatura extremadamente empinadas. En

promedio, la temperatura de la llama es de aproximadamente 1.000 C. La

temperatura de color es de aproximadamente 1000 K.

1.5.3. Llama de la vela

Una llama de la vela tiene tres regiones distintas. La zona más interna, directamente

encima de la mecha contiene vapores de cera que acaban de ser vaporizados. La

zona media, la parte amarilla de la llama es un oxígeno empobrecido zona, donde

se produce oxidación parcial, pero existe suficiente oxígeno para quemar todos los

vapores presentes. La temperatura en esta región es más caliente que la zona más

interior, pero más fría que la zona exterior. La zona exterior es la zona en la que la

llama es el más caliente y el proceso de oxidación es completa.

1.6. La llama

Cuando se enciende una vela, se ve como el calor radiado derrite la cera próxima a

la mecha, que sube por la misma, al llegar a la punta ésta se evapora.

Inmediatamente encima de la mecha se observa un cono oscuro rodeado por una

zona amarilla, que es la principal causa de la luminosidad. Al lado de la llama y cerca

de la mecha hay una zona azul. La existencia de estas tres zonas, en vez de una

sola, es una de las características de las llamas de difusión. Este tipo de llama se

produce cuando el combustible y el comburente no se han mezclado antes que se

produzca la ignición. En este caso, lo que ocurre es la difusión molecular del oxígeno

a través de la superficie del volumen de gas combustible. Este proceso es lento,

pero puede aumentar la velocidad se eleva la temperatura. Las llamas de difusión,

por lo general son amarillas debido a la incandescencia del carbón que se forma en

el proceso.

Alrededor de la mecha se encuentra

la zona más fría (600ºC) de la llama.

Conforme se sube en altura la

temperatura aumenta

progresivamente hasta alcanzar los

1200ºC en la parte central de la zona

amarilla. Fuera del centro, en los

bordes de la llama amarilla se

alcanzan alrededor de 1400ºC.

Al evaporarse la cera en el extremo

de la mecha (zona oscura), el calor

hace las cadenas de hidrocarburos

se descompongan en átomos

simples o moléculas diátomicas.

Figura1 zonas de temperatura de una vela

Al pasar estas a la zona azul se mezclan con el oxígeno difundido desde el aire que

rodea a la vela. Como se ha aumentado la temperatura las partículas de C2 y CH

emiten luz azulada. La reacción principal se lleva a cabo en los extremos de la llama

saliendo los productos CO2 y H2O por la parte superior de la llama. La zona amarilla

es donde las partículas sólidas de C que se han formado en el centro de la vela

entran en incandescencia como consecuencia de las altas temperaturas. Por otro lado están las llamas premezcladas, que se producen cuando el

combustible y el comburente se mezclan previamente, con una proporción dentro

del rango de inflamabilidad, antes de la ignición. Un ejemplo es un soplete o un

mechero Bunser

Figura 2 composiciones de la llama

2. Planteamiento del problema

¿Cuáles serán las características cuantitativas y cualitativas observadas por el alumno

en la experiencia? Si es así ¿las características observadas serán generales estas

serán especificas?

3. Hipótesis

La vela tendrá características específicas cualitativas y cuantitavas independientes del

propio observador.

4. Objetivos

4.1. Objetivo general

Observar las cualidades y características cualitativas y cuantitativas que tiene una

vela de cera, al estar encendida y cuando está apagada.

4.2. Objetivo especifico

Observar la cinética de consumo de la vela.

Las características de la llama.

Las características de la vela apagada

Y todo lo observado de manera específicos

Los cambios que sufre la vela

5. Parte experimental

5.1. Materiales y reactivos

o Cronometro

o Regla

o Soporte

o Encendedor

o Vela

5.2. Procedimiento

1. Ponga la vela en el soporte

2. Observe las características de la vela cuando esa apagada

3. Encienda la vela

4. Observe la vela por 45 min.

5. Anote al menos 15 características encontradas

6. DATOS OBTENIDOS

la cinética de la vela

Tiempo (min)

0 5 10 15 20 27 34 42 45

Longitud (cm)

17 16.5 15.7 14.5 13.9 13.3 13.3 12.6 12.00

TIEMPO (MIN)

0 5 10 15 20 27 34 42 45

Longitud (cm)

17 16.5 15.7 14.5 13.9 13.3 13.00 12.6 12.00

Velocidad (cm/min)

3.3 1.57 0.97 0.695 0.493 0.382 0.3 0.267

𝑽𝒏 =𝒅𝒏

𝒕𝒏

�� =∑ 𝑽𝒏

𝟗𝒏=𝟏

𝒏

𝑽 = 𝟑. 𝟑 + 𝟏. 𝟓𝟕 + 𝟎. 𝟗𝟕 + 𝟎. 𝟔𝟗𝟓 + 𝟎. 𝟒𝟗𝟑 + 𝟎. 𝟑𝟖𝟐 + 𝟎. 𝟑 + 𝟎. 𝟐𝟔𝟕

𝟖

�� = 0.9972 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

Tacto

1. La llama tiene dos tonalidades una amarillenta y otra azul, al estar en contacto

directo con la parte de color azul la intensidad del fuego es mayor, del mismo modo

al estar en contacto con la parte amarilla la intensidad es mucho mayor y puede ser

que uno se queme si lo hace

2. la parte superior de la vela tiende a derretirse y al estar en contacto directo con el

tacto este se endurece direc

La llama tiende a inclinarse a ambos lados debido a la corriente de aire que existía en

el curso

En comparación a las demás velas de los diferentes observadores la observada en

particular tenía la llama inclinada

Des pues de los primeros cinco minutos la parte superior de la vela paso a ser punta a

ser un circulo hueco

En el círculo hueco que se formó después de los primeros diez minutos era hueco y en

la parte interna había como un acumulado de líquido que era la parafina

Para que la vela se mantenga estable se debe someter a fuego y al derretirse y ponerse

la vela encima del líquido esta logra adherirse a la base.

La parte de la parafina sometida a fuego directamente adquiere un color negro

La vela se apaga una vez al ser sometida la llama con presión entre los dos dedos, esto

pasa porque se corta el contacto con el oxígeno y esto extingue el fuego

La llama incremente su tamaño de vez en cuando

7. Conclusiones

Las diferentes observaciones realizadas son independientes de cada uno, con lo cual

podemos afirmar que la hipótesis es cierta, esto se prueba porque los diferentes

observadores obtendrán diferentes datos

8. Referencia bibliográfica

http://centrodeartigos.com/articulos-utiles/article_109568.html

vilmecanico.blogspot.com/2009/08/la-llama-de-una-vela.htm

http://www.oocities.org/velasflaminia/velas.html

http://image.slidesharecdn.com/la-historia-de-la-vela-1195331385124858-4/95/la-

historia-de-la-vela-1-728.jpg?cb=1195324186

9. Anexos

Muestra de la cera de abeja

Una breve historia acerca de la vela

Diferentes tipos de velas