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¿Por qué se desplazan las partículas de la cera fundida cerca de la mecha de una vela encendida?

Echa un vistazo a este clip que hice de mi vela ardiendo:

a clip I made of my candle burning.

Puedo aceptar que la cera fundida sea absorbida por la mecha (aunque no sé muy bien por qué: ¿acción capilar?).

Pero, ¿por qué también parece salir despedida hacia el exterior cuando llega a la mecha? Yo esperaría una acumulación de residuos (partículas, polvo) cerca de la mecha, en todo caso.

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Relacionado: physics.stackexchange.com/q/189530/2451 y sus enlaces.

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jokoon Puntos 179

Eso es simplemente convección.

La mecha sí aspira cera fundida, y sube por capilaridad hasta el centro de la llama, pero ese movimiento es demasiado lento para explicar las partículas rápidas de tu vídeo. Además, ¡se mueven en sentido contrario!

La convección se produce porque la mecha está caliente y eso hace que la cera de alrededor también se caliente, por lo que la cera se expande un poco y se vuelve más ligera. Como la cera caliente es más ligera, subirá (debido a la flotabilidad). Y como sube alrededor de la mecha, se irá hacia los lados cuando llegue a la superficie, entonces se enfría en contacto con el aire y baja.

Convection currents in molten wax

Observa cómo las flechas rojas se curvan hacia los lados cuando llegan a la superficie. Eso es lo que se ve en las partículas en movimiento.

En tu vídeo se ven incluso las partículas negras en movimiento hacia la mecha cuando bajan, haciendo círculos completos, igual que en el gráfico.

Normalmente, en la convección el calor procede de abajo, como en este gráfico de Wikipedia . El efecto es similar, pero en lugar de tener la fuente de calor en la parte inferior, estaría justo entre dos flechas rojas.

Convection

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mcodesmart Puntos 2140

La respuesta de @rodrigo es parcialmente correcta. Una cosa que olvidó mencionar fue el efecto de la tensión superficial. El movimiento de las partículas en el charco de cera fundida es una combinación de corrientes de convección celular unidas a la difusión debido al llamado efecto Marangoni. La viscosidad de la cera depende de su temperatura. La cera cercana a la superficie de la llama es menos viscosa, por lo que las partículas pueden moverse más rápidamente en ella, con menos fricción, cuando están cerca de la llama. Las partículas empiezan a ralentizarse a medida que se acercan a la cera más fría y alejada de la llama, que tiene mayor viscosidad. A medida que la partícula se ralentiza, una fuerza dominada por la difusión debido a la diferencia de tensión superficial permite que la partícula se mueva de nuevo hacia la llama.

Para más información: véase Mecánica de fluidos de una capa de combustible poco profunda cerca de una mecha en combustión

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Guill Puntos 832

Aunque la respuesta de Rodrigo responde al movimiento de la cera fundida, no describe el comportamiento de la partícula negra. cuando una partícula negra se acerca a la mecha, un lado se calienta más que el opuesto (y más que la cera fundida), esto hace que la partícula se "acelere" alejándose de la mecha.
A medida que la "cola" de la partícula se enfría, se ralentiza y luego sigue el movimiento de convección de la cera fundida de vuelta a la mecha, lista para repetir el ciclo.

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