標高差での燃焼速度の違い

質問

アルコールの燃焼について質問があります。
標高90ｍと標高530ｍでのアルコール燃焼速度の違いはどのくらいあるのでしょうか？

あるサイト(以下、Ｙサイトとします)での情報なのですが、標高580ｍの地点(那須高原)ではアルコールは18ccで11分間燃焼できるとありました。私も実際にやってみたのですが標高90ｍでは18ccだと3分10秒で燃え尽きました。

私は燃料を計量スプーンで測っているので量が正確ではないのですが、あまりにも燃焼時間が違います。（Ｙサイトは目盛り付き注射器で燃料を測っていました）

あと、Ｙサイトとの違いとして、同じく醤油皿をつかって燃やしたのですが、その大きさや形状が若干異なっています。（そこまで違いがあるかは微妙ですが）

標高500ｍ以上になると石油ストーブの調整が必要だとかは知っていましたが、酸素不足とはいえ倍以上も燃焼が遅くなるものかと疑問に思っているところです。

本当にこんなにも燃焼速度に違いがでるものなのでしょうか？
どなたか教えて頂けないでしょうか？　宜しくお願い致します。

回答No.4

seble

気圧が下がると沸点が下がり、つまり早く気化しますから燃焼時間も短くなると思います。
温度が下がると気化しにくくなりますから、燃焼時間は長くなります。
それぞれ、単位時間当たりの燃焼量が変わるので火力も変わります。
20分も、と言われましても、条件が全く揃っていないので、気化しにくいような工夫をすれば時間を延ばす事は容易にできると思います。
リンク2を見ましたが、キイコーヒーカバーがあるので、若干、空気供給量が制限され、それも時間延長に役立っているように思います。ただ、木の蓋乗せてますが、もっと重い方がおいしく炊けると思います。赤子泣いても蓋取るなってね。
対して、ケース1は単純にお皿だけなので空気供給量が多く、それだけ早く燃焼しているのかと思います。その分、火力が強くなっていて吹きこぼれ、つまり沸騰も早くなっています。ただ、カバーが無いために煙突効果もないし、熱が外へ拡散してしまって効率は悪いと思います。

気圧と気温の差も関係するでしょうし、容器の形状が全く違うのでその影響も大きいです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

補足

ご回答ありがとうございます。

ケース１について補足です。

DAISOの”おちょこ”(開口部54mm、高さ41mm)でアルコール18ccを燃やしてみたのですが、
※下記サイトの写真を参照
http://vanilla.cool-biz.net/IMG_3871.JPG

気温18℃→10分28秒 燃焼継続
気温13℃→10分19秒 燃焼継続

という結果になりました。

明らかにケース１より小さい器でやっと11分に近い燃焼時間になりました。

回答No.3

sailor

多分実験結果の差は実験した環境の差から出たものでしょう。
同じ量のアルコール燃焼させるのでもお盆のような大きな平皿で燃やせば多分数秒から数十秒で燃え尽きるでしょうし、試験管のような管状の容器で燃やせばかなり長い時間燃焼を続けるでしょうね。

また、容器や燃料の温度もかなり重要ですね。昔持っていたアルコール燃料のアウトドア用のストーブでは燃焼熱の一部を金属製の棒のようなもので回収して、燃料タンク内のアルコールを強制的に気化させる仕組みが付いていましたが、最初はバーナーの下にある受け皿にアルコールを満たして点火して、バーナーと燃料タンク内の燃料を加熱するために燃焼をスタートさせますが、その時はアルコールランプのようなモヤモヤした燃え方ですが、しばらくして燃料の温度が上がってくるとブンゼンバーナー（普通のガスバーナー。ガスコンロやキャンプ用のガソリンストーブなど）のように勢いよく燃え出します。当然ですがアルコールの消費量も格段に増えます。

少なくてもアルコールを満たす容器の開口面積と燃料の温度（普通に缶のようなもので燃やすのであれば容器が金属製かガラスや陶器のようなものであるかも重要ですね。熱の伝導率が違いますから燃料の温度に影響します）は同じ条件意思ないと、高度による気圧の差以上に大きな差が出てしまうでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。

補足

標高（気圧）に関して伺っています。

https://www.youtube.com/watch?v=_ORGCQtZKT0
気温16℃、アルコール15cc、ウコン缶(直径45mm）、20分50秒燃焼継続

上記の条件では気温と標高以外はほぼ同じ条件で実施したところ、２倍弱の燃焼時間の差がでています。

条件に違いが有るのは最初からお伝えしたしたところです。

回答No.2

bardfish

Yサイトさんではアルコールをどのような状態で燃焼させたのでしょうか？

アウトドア用品に「アルコールストーブ」というものがあります。
空き缶を利用して自作する人も居ます。
燃料の量が同じでも、燃料の吹き出し口の穴の数や構造の違いで燃焼時間は異なります。
燃焼時間の違いは熱量の違いとなるわけで、キャンプなどではお湯が湧く時間に直結します。

つまり、燃料の量と標高だけで燃焼時間の違いを考察しても無意味ということです。

ただ平らなだけの鉄板に18ccの燃料用アルコールをぶちまけて火をつければ190秒に満たない時間で燃焼が終了するでしょう。
つまりはそういうことです。

燃焼させるための環境も同じにして実験しない限り議論以前の問題です。

最低でも燃焼される器具の条件を統一させないとダメでしょうね。
アルコールも純度を一応合わせたほうがいいと思います。
燃料用アルコールなのか無水アルコールなのかくらいは確認しときましょう…

お礼

ご回答ありがとうございます。

補足

ご回答ありがとうございます。

回答No.1へ詳細を書き込みましたが、ケース２で20分も燃えるのはどうも．．．
あと、後で試したケース２ではウコン缶を底から高さ40mmで切って、web通りに底の部分の上の部分に穴を空けて実施しました。

回答No.1

seble

温度差が重要な要素になりますし、平皿で燃やすのであれば開口面積というか燃焼部分の面積も重要な要素になります。
実験としてやるなら、もっと条件を整えないと。

お礼

ご回答ありがとうございます。

実験し直しましたが、気圧に関してどう関係するのか、というより、自分で実験し直させてという、、、（笑）
気圧うんぬんの話を伺っている訳で、、、

補足

・観たwebページは、（ケース１とします）
https://www.youtube.com/watch?v=QKjknkmAYEM
気温？℃、アルコール15cc、醤油皿(直径？mm）、7分40秒燃焼継続
気温？℃、アルコール18cc、醤油皿(直径？mm）、11分燃焼継続

・他に参考となる他のwebページは、（ケース２とします）
https://www.youtube.com/watch?v=_ORGCQtZKT0
気温16℃、アルコール15cc、ウコン缶(直径45mm）、20分50秒燃焼継続

https://www.youtube.com/watch?v=iWUUISZVpX0
（ケース３とします）
気温4℃、アルコール16cc、GEORGIA BLACK無糖缶(直径？）、12分弱燃焼継続

・私の最初の方は、（ケース１をまねして）
気温21℃、アルコール18cc、醤油皿(液面の直径約85ｍｍ)、3分10秒燃焼継続
※醤油皿はwebページより浅いものを使用しています。

ウコン缶で試したところ、（ケース２をまねして）
気温20.5℃、アルコール15cc、ウコン缶(直径45mm）、12分06秒燃焼継続

やはり、気温と気圧の差で２倍近い燃焼時間の差が出るようです。