알코올 램프의 심지가 타지 않는 까닭은 무엇일까?

[김동석]

알코올 램프의 심지가 타지 않는 까닭은 무엇일까?

   
① 분젠 버너의 불꽃              ② 알코올램프불꽃

불꽃이란 가연성 가스나 증기가 공기와 섞여서 탈 때에 생기는 것이다.

물질이 탈 때, 불꽃을 내는 것과 내지 않는 것이 있다. 가스 양초 나무 종이 석유 석탄 등은 긴 불꽃을 내고 타지만 목탄(숯)이나 코크스는 거의 불꽃을 내지 않는다.

도시가스는 처음부터 기체 상태이므로 불꽃을 내고 탄다. 휘발유나 알코올은 발화점이 낮은 물질이므로 다소의 가열로도 기화해서 가연성 기체가 발생하므로 불꽃을 낸다.

중유, 석탄, 목재 등은 기화하기 힘들지만 일단 그 일부가 불이 붙어서 타기 시작하면, 그 일대가 고온으로 열분해해서 가연성 기체나 증기가 발생한다.

무연탄은 열분해로 발생하는 휘발성 성분이 적으므로 그리 불꽃을 내지 않는다.

이처럼 불꽃을 내면서 타는 것을 불꽃 연소라고 하고, 이와는 달리 숯이나 코크스는 기화하지 않고 열분해에 의한 증기도 발생하지 않으므로 그 표면에서만 연소한다. 이것을 표면 연소라고한다.

양초의 불꽃, 알코올 램프 불꽃이나 가스의 불꽃을 보면 위의 그림처럼 불꽃심(炎芯) 속불꽃(內炎) 컽불꽃(外芯)의 3 부분으로 되어 있다.

불꽃심은 증기나 가스가 아직 타기 시작하지 않는 부분이다. 타지 않는 이유는 연소를 돕는 산소가 거의 존재하지 않기 때문이며 온도가 가장낮다. 그리고 공기가 다소 섞여 불완전하게 타고 있는 부분이 속불꽃 즉 내염이다. 수소나 일산화탄소(CO)를 함유하고 있으므로 환원 불꽃이라고도 한다.

불꽃의 가장 바깥 부분을 컽불꽃(외염) 또는 산화 불꽃이라고 한다. 이 부분에서는 공기가 충분히 섞여서 완전 연소가 일어나고 CO는 CO_2로, 수소는 전부 H_2O로 변한다. 따라서 온도가 가장 높다.

속불꽃(내염)에서는 열분해로 유리(遊離)된 탄소 알갱이가 가열됨으로써 황색(오랜지색)을 띠지만 컽불꽃(외염)에서는 거의 색깔이 없다.

외염의 최고 온도는 연료의 종류에 따라 크게 다르다.