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Marginalia

Im Jahr des Lichts (5) – lichterlohes Osterfeuer

OstefeuerrvFlammen lodern züngelnd nach oben, brennendes Holz knistert, Funken sprühen in wilden Wirbeln hoch über dem Feuer, Gesichter glühen im Schein der Flammen und der Wärmestrahlung. Die Menschen erleben in der Betrachtung des Osterfeuers eine der elementaren Urgewalten und lassen sich mehr oder weniger innerlich beteiligt von den dadurch ausgelösten Gedanken und Gefühlen forttragen.

Das Osterfeuer gilt den Christen als ein Symbol für die Auferstehung von Jesus Christus. Aus einigen Quellen geht aber auch hervor, dass mit dem Licht der Winter und die dunkle Jahreszeit verabschiedet oder ausgetrieben werden.

Aus physikalischer Sicht ist das Feuer ein Naturphänomen, das insbesondere in diesem großen Format eine Vielzahl von eindrucksvollen und für den, der sich durch die naturwissenschaftlichen Aspekte begeistern lässt, erstaunlichen Effekten mit sich bringt und zahlreiche Fragen stellt.

  1. Feste Stoffe gehen in flüchtigen Rauch, lodernde Flammen, gleißende Glut, strahlende Wärme über und enden schließlich in einem spärlichen Haufen staubiger Asche. Damit werden jene biologischen Wachstumsprozesse rückgängig gemacht, die zur allmählichen Entstehung von Holz und Laub geführt haben. Die Bestandteile, die sich die Pflanzen unter Aufnahme von Sonnenenergie aus der Luft und dem Boden einverleibt haben, um Gestalt und Größe anzunehmen, werden in einem vergleichsweise kurzen Prozess wieder dekonstruiert und ihren ursprünglichen Sphären zurückgegeben. Die jahrelang in der biologischen Substanz angereicherte Sonnenenergie wird hier in sehr kurzer Zeit vor allem als unsichtbare Strahlung und sichtbares Licht wieder abgegeben.
  2. Obwohl das Holz viel Energie enthält, die beim Brennen abgegeben wird (exothermer Vorgang), muss es erst dazu angeregt werden, es zu tun. Es muss durch Anzünden auf eine bestimmte Entzündungstemperatur gebracht werden, damit der sich selbst unterhaltende Vorgang der Verbrennung stattfinden kann.
  3. Die lodernde Flamme, die den Verbrennungsprozess begleitet, bringt unmittelbar zur Anschauung, dass die festen Stoffe hauptsächlich in flüchtige Gase überführt werden.
  4. Dass die Flammen aus leuchtenden Gasen bestehen, kommt auch dadurch zum Ausdruck, dass sich manchmal Flammenteile vom eigentlichen Herd des Geschehens abspalten und für kurze Zeit eigenständig leuchten. In einem solchen Fall werden gewissermaßen im letzten Moment noch nicht verbrannte Gase entzündet, bevor sie für das Feuer verloren gegangen sind.
  5. Die großräumig nach oben strebenden, lodernden Flammen sind der sichtbare Teil eines Konvektionsvorgangs bei dem die heißen Gase aufgrund ihrer geringen Dichte aufsteigen und zwangsläufig durch frische Luft ersetzt werden, die seitlich von unten nachströmen. Dieser Vorgang ist für die Verbrennung, bei der die kohlenstoffhaltigen Gase mit Sauerstoff verbunden werden, lebenswichtig. Denn er sorgt für den Nachschub von Sauerstoff aus der Luft.
  6. Durch die freiwerdende Energie wird im Reaktionsbereich des Feuers der eigene Nachschub vorbereitet, indem das Brennmaterial getrocknet und aufgeheizt wird. Durch diesen Prozess werden die großen Moleküle der organischen Verbindungen allein durch die Einwirkung von thermischer Energie (200° – 900°), also ohne Zufuhr von zusätzlichem Sauerstoff in kleinere gespalten und auf diese Weise in gasförmige Bestandteile überführt (Pyrolyse). Da Holz ebenso wie andere Biobrennstoffe auch Sauerstoff enthält (44% bei Holz), können dabei gleichzeitig Oxidationsreaktionen auftreten und den Zersetzungsvorgang unterstützen. Dass der Rauch auch brennbare Gase enthält, kann man beispielsweise feststellen, wenn sich der von der Hauptflamme getrennte Rauch entzündet (siehe Abbildung) Einen ähnlichen Vorgang kann man beobachten, wenn man den Rauch einer ausgeblasenen Kerze entfernt vom Docht entzündet.
  7. Die Flammenfärbung kommt dadurch zustande, dass die an der Verbrennung beteiligten Atome und Moleküle des Rauches, der Rußteilchen und der Aerosole thermisch angeregt werden. Anschaulich gesprochen werden die Elektronen dabei auf höhere „Bahnen“ angehoben und fallen unter Aussendung von Licht im sichtbaren Bereich in den Grundzustand zurück. Die Farben lassen sich wie folgt zuordnen:
  • gelb bis orange: durch (glühende) Rußteilchen (Größenordnung einige 10 nm).
  • blau: durch angeregte CO2-, CH-Radikale
  • türkis: durch C2-Moleküle.

Das Spektrum der Feststoffbestandteile wie Ruß und Asche entspricht dabei weitgehend dem eines schwarzen Körpers bei der jeweils vorherrschenden Temperatur und äußert sich hauptsächlich als Wärmstrahlung.

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