Kerze

Siehe auch: Kerze (Begriffsklärung)

Kerzen dienten früher, neben Fackeln, Öl- und Talglampen, als Lampen für die Lichterzeugung. Kerzen werden heute noch in der Kirche oder bei Festen verwendet.

Funktion

Ein saugfähiger, nicht schmelzbarer Docht, meist ein Faden aus Baumwolle, ist von niedrigschmelzendem Wachs umgeben. Als Wachs diente früher Bienenwachs, heute meist Stearin (seit 1811 aus tierischen oder pflanzlichen Fetten gewonnen) oder Paraffin (Teelichter) mit einem Schmelzpunkt um 60 °C, das seit etwa 1830 aus der Erdölverarbeitung stammt.

Nach Anzünden des Dochts schmilzt das Wachs. Durch die Kapillarwirkung des Dochts wird Wachs in die Flamme transportiert, wo es verdampft und verbrennt. Die Konvektion, d.h. das Aufsteigen der warmen Verbrennungsgase, versorgt die Flamme mit unverbrauchter Luft und gibt der Kerzenflamme die charakteristische langgestreckte Form. In der Schwerelosigkeit brennt eine Kerze mit einer kleinen kugelförmigen Flamme, da in der Schwerelosigkeit keine Konvektion durch temperaturbedingte Dichteunterschiede der umgebenen Luft ausgelöst wird.

Wird der Docht zu lang, beginnt die Kerze zu rußen. Moderne Kerzen enthalten deshalb einen asymmetrisch geflochtenen Docht. Beim Brennen neigt er sich zur Seite und der obere Bereich verglüht (siehe glühende Dochtspitze im Bild). In früheren Zeiten musste zur Vermeidung des Rußens der Docht regelmäßig gekürzt ("geschneuzt") werden.

In einer Stunde verbrennt eine Kerze ca. 3 bis 8 g Wachs und erzeugt eine Heizleistung von ca. 50 W. Die Lichtausbeute beträgt ca. 0,1 lm/W.

Flamme

Die Verbrennungszonen einer Kerzenflamme zeigt die Abbildung rechts. Die heißesten Bereiche liegen außerhalb der gelbleuchtenden Flamme und tragen nicht zur Lichterzeugung bei. Die Erklärung dafür liefert das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz, das einen Zusammenhang zwischen Strahlungsemission und Absorption eines Körpers herstellt. Sauerstoff und andere beteiligte Gase sind nahezu durchsichtig, weshalb sie auch bei Temperaturen von 1400 °C kein Licht aussenden. Schwarze Rußteilchen in der Flamme leuchten intensiv (schwarzer Körper).

In Zone 1 wird der Wachs verdampft und lediglich partiell verbrannt, da Sauerstoff von außen nicht genügend schnell hinein diffundiert. Die Temperatur liegt hier bei ca 800 °C und steigt in Zone 2 auf 1000 °C. Die bläuliche Farbe entsteht durch Strahlungsübergänge angeregter Moleküle der Verbrennungsgase. In Zone 3 wird das vor allem aus Kohlenstoff- und Wasserstoffketten bestehende Wachs in seine Bestandteile zerlegt. Kohlenstoff lagert sich zu Rußteilchen zusammen und bei 1000 °C glühende Rußteilchen erzeugen das helle Leuchten. Wasserstoff reagiert mit dem Sauerstoff aus der Luft zu Wasserdampf. Die Zone 4, die Flammenoberfläche, ist die aktivste Zone der Kerze. Die brennbaren Bestandteile aus dem Wachs finden genügend Sauerstoff für die vollständige Verbrennung und erzeugen hier Temperaturen von bis zu 1400 °C.

Herstellung

Kerzen werden hergestellt durch Ziehen, Pressen oder Gießen.

Beim Ziehverfahren wird ein Dochtstrang so oft durch flüssiges Wachs gezogen, bis die gewünschte Dicke (bis zu 8 cm) erreicht ist.

Sehr preisgünstige Kerzen werden hergestellt mit Kerzenpressen, die pulverisiertes Paraffin in die gewünschte Form drücken .

Für hochwertigere Kerzen mit besonderen Formen und Verzierungen wird eine Form mit flüssigem Wachs gefüllt.

In Deutschland wurden 2003 etwa 132.000 t Kerzen hergestellt.