梁晋峰,刘丽飒

(南开大学 物理科学学院，天津 300071)

点燃的蜡烛熄灭后的复燃，是由于蜡烟和空气的混合符合燃烧条件并通过燃烧放热的形式逐步引燃空间下方的蜡烟[1]. 蜡烛相关的实验在化学教学中有许多相关研究[2-4]，在物理中其主要作为热源研究[5-6]，但其温度分布和白烟扩散等基于蜡烛自身物理性质的现象未见报道. 本文就这一现象构建无限大蜡体和毛细管组成的模型来进行理论分析，尝试证明了两者的相似性，给出了合理的对应关系，推算了蜡烟浓度分布与时间、空间的关系，并通过实验进行了模型验证.

1 构建模型

1.1 蜡烛模型

建立无限大的、有一定厚度的蜡体中心放置定长毛细管的模型进行蜡烛的理想化. 其中：1)蜡体是均一的，燃烧产物化学成分相同且稳定；2)忽略燃烧中产生的表面凹陷，认为毛细管的有效作用长度保持不变；3)热源均匀地分布在蜡平面的下部，认为蜡体整体受热形式与程度相同.

如图1所示，以毛细管的下端点为中心建立坐标系. 研究过程中发现由于在径向上各个方向的情况相同，故而简化为二维坐标系.

1.2 蜡烛熄灭

为了便于研究，认为吹熄过程足够短，忽略流体场的变化，并且规定：1)燃烧中心处在熄灭后的一段时间内保持熔融态，其比热容、密度等物理参量不发生变化，忽略其温度变化，并认为温度场重新分布的时间尺度远小于这段时间；2)在不燃烧状态下，认为毛细管搬运过程中没有热损失.

图……