Die schwebende Flamme

ForscherInnenwerkstatt Physik 01-2012
Demonstrationsexperiment 1
Die schwebende Flamme
Wärmeleitung - Wärmeleitfähigkeit - Zündtemperatur
​
Lösung
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Drahtnetz
Bunsenbrenner
Abb. 1
1.
Die Flamme kann das Netz nicht durchdringen und brennt nur unterhalb des Drahtnetzes. Man
bewegt das Drahtnetz nach unten zum Ausströmrohr des Gases. Dabei wird die Flamme immer
kleiner und erlischt, wenn das Drahtnetz direkt auf das Ausströmrohr gehalten wird.
2.
Die Flamme wird mit dem Drahtnetz von der Gasbrenneröffnung abgehoben und brennt nur
oberhalb des Netzes. Wenn allerdings das Netz schon sehr heiß ist, brennt die Flamme oberhalb
und unterhalb des Netzes.
3.
Hält man das Drahtnetz einige Zentimeter über die Rohrmündung und entzündet man das Gas
oberhalb des Netzes, so brennt es nur über dem Netz. Die Flamme schlägt nicht nach unten
durch (siehe Abb. 1 und Titel).
Erklärung
Eine Gasbrennerflamme kann aufgrund der Wärmeleitfähigkeit von Metall die Maschen eines
Drahtnetzes nicht durchdringen.
Das brennbare Gas des Gasbrenners kann durch die Maschen des Drahtnetzes hindurch dringen, die
Flamme hingegen nicht, da das Metall des Drahtnetzes aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit die
Wärme der Flamme ableitet. Dadurch liegt im ersten Fall die Temperatur oberhalb des Drahtnetzes unter der
Zündtemperatur des Gases.
Im zweiten Fall brennt unter dem Drahtnetz keine Flamme. Diese kann beim Hochheben wegen der
niedrigen Temperatur (unter der Zündtemperatur) nicht durch das Drahtnetz hindurch zünden.
Im dritten Fall strömt das brennbare Gas des Gasbrenners durch die Maschen des Drahtnetzes und lässt
sich oberhalb des Netzes entzünden. Das Metall leitet wiederum die Wärme der Flamme ab, so dass die
Temperatur unterhalb des Netzes niedriger ist als die Zündtemperatur des Gases.
Bemerkungen
1815 nutzte der englische Chemiker Humphry Davy (1778​1829) diese Eigenschaft bei der Entwicklung der
nach ihm benannten Sicherheitsgrubenlampe. Die Explosionsgefahr durch die sich im Stollen befindenden
Kohlenwasserstoffe wurde durch ein doppeltes Drahtnetz um die Grubenlampe verhindert. Die brennbaren
Kohlenwasserstoffe konnten in die Lampe einströmen, aber eine Entzündung der Gase außerhalb der Lampe
wurde vermieden.