Wissenschaft im Alltag: Die Kerze
Advent, Advent ...
Mögen Designerlampen, Halogenspots oder Neonröhren die Nacht zum Tage machen – kaum eine andere Lichtquelle vermittelt ein solches Gefühl von Behaglichkeit wie die Kerze. Ihr warmer Schein verkörpert zudem in vielen Religionen das Göttlich-Mystische, die Hoffnung, den Sieg des Guten. So ist das Entzünden der vier Kerzen des Adventskranzes im Dezember hier zu Lande ein beliebtes Ritual.
Mag eine brennende Kerze auch geheimnisvoll wirken, aufgebaut ist sie denkbar einfach: Ihr Körper, der Brennstoff, besteht aus Paraffin, Wachs oder Stearin. Ihn durchzieht als Docht ein mit Wachs getränkter Baumwollfaden. Alle diese Materialien bestehen aus langen Kohlenwasserstoffketten. Bei Raumtemperatur sind sie fest; erst beim Anzünden des Dochtes schmelzen sie. Die Flamme zerlegt die langen Molekülketten in kleinere, die gasförmig und wesentlich agiler sind als der Ausgangsstoff. Ihre Wasserstoffatome reagieren mit dem Luftsauerstoff der Umgebung – es entsteht Wasser in der Flamme. Dabei wird sehr viel Energie frei – die Flammentemperatur steigt auf fast tausend Grad. Die Kohlenstoffatome des Brennstoffs bilden nun Rußpartikel, die gelb aufglühen. Sie verbrennen schließlich mit Luftsauerstoff zu Kohlendioxid. Die Kapillarwirkung des Dochtes liefert beständig flüssigen Brennstoff nach.
Neben Kienfackeln waren Kerzen lange Zeit die einzige künstliche Lichtquelle. Zu Luthers Zeit verbrannten beispielsweise in der Schlosskirche zu Wittenberg während eines Jahres 35750 Pfund dieser Leuchtmittel. Kerzen bestanden bis in das 19. Jahrhundert meist aus Talg ("Unschlittlicht") oder Wachs. Ersterer wurde vor allem aus Rinderfett gewonnen; Bienen- oder pflanzliches Wachs war sehr teuer und blieb somit lange Kirche und Adel vorbehalten. Ersatzweise nutzte man auch Walrat, eine fettartige weiße Masse aus der Stirnhöhle der Pottwale; doch solche Lichter brannten schnell nieder.
Im Jahre 1825 gelang es dem französischen Chemiker Michel Eugène Chevreul (1786-1889), aus Fett Stearin herzustellen. Etwa gleichzeitig erfolgte die Isolierung von Paraffinwachs aus Petroleum. Paraffinwachs besteht aus langkettigen Kohlenwasserstoffen, die Fettsäure Stearin ist ebenso aufgebaut, trägt zusätzlich aber eine Säuregruppe am Molekülende. Diese reinen und in großer Menge billig herzustellenden Stoffe bildeten die Basis einer boomenden Kerzenindustrie, bis die Glühlampe ihren Siegeszug antrat. Doch erst um 1920 hat die elektrische Beleuchtung in den Industrienationen das Kerzenlicht in die Nische "besondere Anlässe" verdrängt.
Bienenwachskerzen erfreuen sich großer Beliebtheit. Der Brennstoff ist ein Naturprodukt und wird von den Arbeiterbienen aus Zucker produziert. Bienenwachs enthält neben wachsartigen Bestandteilen, darunter auch Paraffine, mehr als fünfzig Aromastoffe, die ihm seinen charakteristischen Honiggeruch verleihen. Deshalb gehören zu jedem Weihnachtsmarkt Kerzen aus Bienenwachs unbedingt dazu.
Wussten Sie schon?
- Eine Kerze birgt auch Brandgefahr, ein Schritt in Richtung Sicherheit erfolgte erst Ende des 20. Jahrhunderts: Durch Imprägnieren des unteren Dochtendes wird dort die Kapillarwirkung unterbunden, eine Sicherheitskerze erlischt deshalb schließlich von selbst.
- Kerzenfabriken produzieren das ganze Jahr hindurch. Ihre Produkte werden entweder in eine Form gegossen, aus Pulvern oder Granulat gepresst oder durch mehrmaliges Ziehen des Dochtes durch flüssiges Wachs hergestellt. Der größte Umsatz wird freilich hier zu Lande in den Monaten September bis November erzielt, wenn etwa zwei Drittel der Jahresproduktion verkauft werden.
- Die Schwerkraft sorgt dafür, dass warme Gase aufsteigen. Erst vor etwa fünf Jahren wurde eine Kerze in einem Raumschiff gezündet. Während sie auf der Erde nur zehn Minuten gebrannt hätte, leuchtete sie unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit 45 Minuten lang, denn die Verbrennungsgase wurden nur langsam abgeführt. Auch war die Temperatur der Kerze wegen der geringen Luftzufuhr so niedrig, dass kaum Rußpartikel erglühten, die Flamme war also blau und wegen der abwesenden Schwerkraft kugelrund.
- Die Intensität einer Lichtquelle wird in Candela gemessen (nach lateinisch candela für Wachsschnur, Kerze). Als ein Candela wurde ursprünglich in England die Intensität einer Kerze definiert, die in einer Stunde 7,77 g Walrat verbraucht. Heutzutage nutzt man zur Definition die Strahlung eines schwarzen Körpers bei der Schmelztemperatur von Platin.
Aus: Spektrum der Wissenschaft 12 / 2003, Seite 46
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
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