1. Combustion: Le concept physique le plus évident est combustion , la réaction chimique qui produit de la lumière et de la chaleur. La cire de la bougie est un hydrocarbure (un composé en hydrogène et en carbone). Lorsque la mèche est allumée, la flamme fournit suffisamment d'énergie pour briser les liaisons chimiques dans la cire. Cela libère la chaleur et la cire se vaporise, se transformant en gaz inflammable. Ce gaz réagit ensuite avec l'oxygène dans l'air, libérant encore plus de chaleur et de lumière.
2. Transfert de chaleur: La chaleur produite par la flamme se déplace à travers la bougie via conduction (Transfert de chaleur par contact direct), Convection (transfert de chaleur par le mouvement des fluides) et rayonnement (Transfert de chaleur à travers des ondes électromagnétiques). La chaleur de la flamme fait fondre la cire, ce qui lui permet de tirer la mèche.
3. Fondation: L'air chaud au-dessus de la flamme est moins dense que l'air environnant, créant une flottabilité force qui fait grimper l'air chaud. C'est ce qui crée le mouvement ascendant de la flamme et fait monter la fumée.
4. Action capillaire: La mèche d'une bougie est faite d'un matériau avec de petits pores. Cela permet à la cire fondue de parcourir la mèche par Action capillaire . L'attraction entre les molécules de cire et les fibres de la mèche surmonte la gravité, permettant à la cire de se lever et de nourrir la flamme.
5. Thermodynamique: La bougie illustre la première loi de la thermodynamique , qui indique que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite, seulement transformée. L'énergie chimique stockée dans la cire est transformée en énergie de chaleur et de lumière.
6. Lumière et optique: La flamme émet une lumière, qui peut être étudiée en utilisant les principes de optique . La façon dont la lumière se reflète sur la surface de la bougie peut être comprise en utilisant des concepts comme la réflexion et la réfraction.
7. Dynamique des fluides: La flamme de la bougie interagit avec l'air environnant, créant des modèles d'écoulement complexes. Cela peut être analysé en utilisant les principes de la dynamique des fluides .
En résumé, une bougie démontre un large éventail de concepts de physique, du simple transfert de chaleur à la dynamique des fluides complexes. C'est un exemple fascinant de la façon dont les lois de la physique régissent notre monde quotidien.
