Автор: Порта3 Категорија: Вести, Технологии 06/03/2015 0 3661 Прегледи

„Самоосветлувањето на фреските“ во црквата Св. Димитрија – „Чудо“, термофизика или…

Минатата година, јавноста во државава се занимаваше со „самоосветлувањето на фреските“ во црквата Св. Димитрија во Скопје. Тоа беше повод за расправи во јавноста, тврдења дека „Господ замешал раце“, дека „тоа било некаков знак“, дека „всушност не е ништо необично“ и слично. Едни велеа едно, други друго, а беше повикана и науката. Но до денес, никој официјално не се изјасни што „чудо“ беше тоа во црквата.

Поради фактот што ништо не е интервенирано на фреските во црквата, многу често истражувачите индентификацијата ја бараат преку хемиската анализа на материите, а многу ретко како некоја настаната структурна или агрегатна промена. Таквите промени се особено збунувачки кога се случуваат во нашите духовни храмови на фрескоживописот (ФЖ), како што тоа е случајот со црквата Св. Димитрија во Скопје.

За утврдувањето на вистината за настанатите промени, потребно е да се знаат сите материи кои се користени во црквата и нивните можности да се трансформираат со промената на термофизичките параметри во интериерот.

Во нашите духовни храмови многу одамна парафините, темјанот и некои други материи се многу употребувани. Во претходните периоди палењето на свеќи беше исклучиво внатре во црквите, а последните десетина години тоа не е дозволено. Парафините при горење на свеќата ја менуваат својата агрегатна состојба од цврста во течна.

Гасовите од согорувањето заедно со капки од течен парафин, како и саѓи, се транспортираат во просторот и можат да дојдат во контакт со поладните површини како и со ФЖ, со што настанува кондензација и замаглување. Оваа појава може да биде реверзибилна. Фрескоживописот, пак, е сочинет од различни слоеви од пигменти нанесени при живописувањето (3). Постарите храмови се живописувале главно со пигменти од метални или оксиди на металите, фино сомелени прашоци со соодветни бои.

Некои термофизички својства на користените материјали

Парафините се алкени и претставуваат заситени јагленоводороди со генерална формула C_nH_2n+2. Ако во формулите се содржат 5-15 јагленоводородни атоми, парафините се во течна состојба, а оние со над 15 јагленоводородни атоми се во цврста агрегатна состојба со точка на топење од 23⁰ до 67⁰C (4). Парафините се шират кога преминуваат во течна агрегатна состојба, за разлика од водата, која се шири кога замрзнува.

Парафините имаат многу низок напон на пари <0,1 mmHg до температури околу 60-80⁰C и многу малку испаруваат. Обично, класификацијата на парафините се врши според нивната чистота, рафинираност, точка на топење и сл. Од структурна гледна точка се аморфни материи, но формулите се сочинети од синџири на јагленоводороди. Парафините се од различно потекло, но оние што денес најмнoгу користат се спореден производ при процесот на рафинирање на нафтата.

Табела 1. Термофизички параметри на некои парафини (5)

C_p – Специфичен топлотен капацитет, J/gr ⁰K, Q – Кумулативна (скриена) топлина, J/gr.

Тип на парафин^*

До 18

46-50

52-54

58-62

62-70

70-75

T-на втечнување при загревање ⁰CT- на стврднување при ладење ⁰CC_p-(т.7,5⁰C)’J/gr ⁰KC_p– (т.80⁰C)’J/gr ⁰K

Q – J/gr

2827,5–

–

214-290

41432,48

2,76

228

49531,97

2,10

220

46602,10

2,49

206

37621,82

2,17

201

30752,06

2,34

169

^*)броевите за типот на парафините во табелата се однесуваат на бројот на јагленородните атоми во хемиската формула на парафинскиот синџир.

Од Табелата 1, јасно се гледаат промените на температурите на втечнување и стврдување при ладење и загревање. Генерално, имаме неизедначени температури при агрегатна трансформација на тврдо/течно и обратно (на пр. парафин тип 52-54 при загревање се топи на 49⁰C, при ладење се стврднува на 53⁰C и сл.).

Промената на специфичниот топлотен капацитет (C_p) според типовите на парафините, се менува од цврста до течна агрегатна состојба (на пр. парафините од типот 46-50 во цврста состојба при 7,5⁰C имаат 2,48 J/gr ⁰K, а при течна на 80⁰C имаат 2,76’J/gr ⁰K).

Високата специфична топлина во споредба на течните со тврдите парафини е во согласност со високиот степен на вибрација на јагленоводородни синџири во течна агрегатна состојба и е поради потребната енергија за совладување на van der Waals-овите сили. Што е во согласност со повисоки топлотни вредности за парафините во течна, во споредба со оние во цврста агрегатна состојба.

Со втечнување на парафините се зголемува неговата способност на складирање на топлина (на пр. види Табела 1, кумулативната (скриената) топлина поради агрегатната трансформација за парафините тип 18, Q е 214 -290 J/gr, а за тип 70-75, Q е 169 J/gr), што претставува додатна топлотна енергија за одржување на течната агрегатна состојба.

Во Табелата 2, дадени се специфичните топлотни капацитети на другите материи заради компаративно уочување на разликите за различни материјали (6).

Табела 2. Специфичен топлотен капацитет J/gr ⁰K

Материја	J/gr ⁰K	Материја	’ J/gr ⁰K
Бакар (Cu)	0,38	Парафин	2,5(срд.)
Бетон	0,88	Злато (Au)	0,13
Вода при 25⁰C	4,19	Сребро (Ag)	0,23

Вредности за способноста на складирање на топлината по единица маса (Q) значи акумулационен топлотен систем и е дел од топлината за да се случи феноменот на чистењето на ФЖ. Способноста на парафинот да складира повеќе топлина, се зголемува со примесите (саѓите, прашината и сл.) (7). Високиот специфичен топлотен капацитет овозможува складирање на топлина при мали температурни промени од складирање до испуштање (течно/цврсто).

При понатамошното истражување на појавата беа собрани и коефициентите на топлинската проводливост (k) на материите, кои се содржат во ФЖ, за да се објасни, зошто осветлувањето се случува кај металните пигменти.

Табела 3. Коефициенти на топлинската проводливост за некои материи, k ( kJ/h×m×⁰C)

Материи	Температура
Материи	0 ⁰C	18 ⁰C	20 ⁰C	30 ⁰C	38 ⁰C	100 ⁰C
Воздух	0,08	–	–	–	–	0,12
Вода	2,14	–	–	–	2,26	2,43
Злато (Au)	–	1055	–	–	–	1059
Железо (Fe)	–	243,3	–	–	–	228,2
Бакар (Cu)	1394	–	–	–	–	1356
Сребро (Ag)	1507	–	–	–	–	1482
Алуминиум (Al)	728	–	–	–	–	741
Графит	604	–	–	–	–	542
Парафин	0,88	–	–	–	–	–
Калциумкарбонат	–	–	–	8,52	–	–
Гипс	–	–	1,55	–	–	–
Песок	–	–	1,17	–	–	–

Од податоците воТабела 3, очигледна е големата разлика на коефициентите на топлинската проводливост на некои материи што се содржат во ФЖ. Разликата на (k) е за неколку стотина пати. Како на пример, коефициентот на топлинската проводливост (k) на златото (Au) е 1055 (18⁰C) kJ/h×m×⁰C, а на калциум карбонатот е 8,5 (20⁰C) kJ/h×m×⁰C. Кај металите се многу повисоки вредностите за k од оние за неметалите.

Влијанието на амбиенталните услови врз осветлувањето на фрескоживописот

Генерално, промената на амбиенталната температура внатре во црквата е битниот фактор за транспортот на составните компоненти во воздухот. Гасовите при горењето на свеќите се од согорениот парафин (CO,CO₂, водена пареа и топлина) и еден многу мал дел парафински пареи, како и ситни капки од течен несогорен парафин. При согорувањето на парафинот од свеќата, ако втечнатиот парафин околу фитилот количински е поголем од онаа течна фаза што се троши при согорувањето, тогаш согорените гасови заради загреаноста носат со себе и несогорен течен парафин. Во колку е потопло во интериерот на црквата, топлиот воздух и составните парно гасни компоненти можат да се транспортират до ФЖ, а некои од нив и да се кондензираат на него. Бидејќи во воздухот имаме прашина, саѓи од согорениот парафин, нешто течен парафин, водена пареа, саѓи од темјан и сл., сите овие состојки поради кондензацијата се дел од онечистувањето на површината на ФЖ. Така ФЖ по многу богослужби во црквата се замаглува од кондензираниот парафин заедно со онечистувањата од воздухот.

Изгледот на осветлениот фрескоживопис

Општа констатација е дека ФЖ се самоочистил само на некои делови и на некои позиции во црквата. Најголемо чистење во интериерот на црквата се јавува во просторот помеѓу вратите, близу до прозорците и сл., што е резултат на постоење на услови на проветрување. Изразито очистени површини се површините на сребрениот и златниот пигмент на ФЖ.

Поради што дошло до самочистење на фрескоживописот

Ако ФЖ е потопол и не доаѓа до кондензација на него (нема замаглување), тогаш имаме состојба на втечнување (топење) на тенкиот слој што е веќе кондензиран од порано на ФЖ. Во услови на промена на термофизичките параметри во внатрешниот амбиент на црквата, некои од материите што ги имаат истите термофизички параметри, како амбиенталната загреаност на воздухот, почнуваат да ја менуваат својата агрегатна состојба. Таков на пример е парафинот со ниска температура на топење (Т⁰C), изразита голема специфична топлина (C_p) и кумулативна (скриена) топлина ( Q) при течна состојба (Види Табели 1 и 2), како и коефициентите на топлинска проводливост (k) на пигментите за втечнување на тенкиот слој парафин на ФЖ. Поради ширењето на парафинот при втечнување, доаѓа до намалување на деблината на слојот што замаглува, а поради тоа доаѓа и до осветлување на ФЖ. Оваа појава настанува поради топлиот воздух, заедно со гасовите во внатрешноста на црквата, при што ФЖ е потопол или еднакво топол како гасовите.

Поради ветреењето што ја нарушува рамтотежата на напонот на парите на гасовите и водената пара, а во согласност со Raoult-овиот закон за парцијалните притисоци на пареите над материите се случува поголемо испарување и транспорт на топли гасови.

Факти поради што се случила оваа појава

– Ниските точки на омекнување и топење на парафинот, што ја помага појавата на осветлување да се случи како резултат на амбиенталнталната температура и климатските промени.

– Способноста на парафините во течна состојба да се шират, како нивна особина.

– Најчистите делови од ФЖ се слоевите на златниот и сребрениот пигмент, што е во согласност со коефициентите на топлопроводноста (види Табела 3). Површините на таквите пигменти се однесуваат како загреани површини на кои побрзо се втечнува тенкиот слој од парафинот.

– Осветлувањето на ФЖ е обратен процес – реверзибилен процес од онечистувањето, ако се повторуваат соодветните термофизички параметри.

– Особините на парафините да складираат топлина со втечнување, при што и се шират, а што предизвикува редукција на дебелината на замаглувањето.

– Изразита активност на градба, уништувањето на зеленилото околу црквата ја потпомогна климатската промена и на објектот.

– Процесот на осветлување (очистување) е многу спонтан, но приметлив на деловите од сребрениот и златниот пигмент. Појавата на втечнување на парафинот и малите димензии на ширење на парафинот при втечнување се дискретни, но и волшебни за човечкото око.

проф. д-р Стефан Поцев