[分享]蠟燭燃燒造成杯子水上升的真正原因
※ [本文轉錄自 Teacher 看板]
作者: ShinozakiAki (要認真˙) 看板: Teacher
標題: [分享]蠟燭燃燒造成杯子水上升的真正原因
時間: Sat Jul 11 14:24:57 2009
抱歉第一次在教師版PO文，覺得問題還蠻嚴重的
因為真的聽到好多學生都是學到錯誤的觀念
因此想說來這邊跟各位老師分享一下，
以下文章若有理論錯誤，請指教
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http://ideact.pixnet.net/blog/post/23735504 圖文版
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就是以前國小自然科中有做一個實驗
在一個裝水的水盆中放一根蠟燭點燃後用燒杯蓋住它
隨後當火燄熄的瞬間，水開始上升
以前都教說是因為把空氣(氧氣)給燒掉了
所以空氣體積減小，水自然就上升了
但隨著越來越多的實驗證明，這是錯的
主要理由有二，如下：
1)若氧氣被燒掉，應該是一邊燒一邊上升，但為何總是火熄的瞬間才上升。
2)氧氣燒完後，會出現二氧化碳，但在理想氣體中，氣體的體積應該是一樣的，
那何來空氣體積減少。
跟一位老師在SKYPE上聊一聊這個歷史公案重新思考這個問題，才想到會不會是一
開始在燒杯移至火燄上方到燒杯完全蓋住火燄，燒杯開口浸於水中的瞬間，其實燒杯中
的空氣都已經被加熱了，而此時空氣早已熱漲，因此當蓋住後已經是熱漲的空氣，而當
火燄熄滅空氣開始冷卻而冷縮，內部壓力變小，外部大氣壓力也就將水壓進燒杯中了。
後來跟朋友討論上述的假設後，做了第一個實驗是用線香(hao5~陳逸老師建議)，
其原因是加溫速度較慢，且使用三角錐瓶，結果發現有氣泡出現。證明空氣的確被熱漲
了，但是效果不夠明顯，後來又跟幾位老師討論了一下就做了如以下影片的實驗。
http://www.youtube.com/watch?v=mTuQyw3Yl9o
這個實驗為了避免在完全蓋住前，燒杯內的空氣就已經被加熱，所以實驗用
小小的衛生紙沾酒精，放在鋁箔盤上，讓火盡量的小，燒杯是我這邊最大的(500ml)
，另外在蓋住火燄時使燒杯口平行盤子開口瞬間蓋住，各位可以看影片中8~11
秒的時候，燒杯左下角瞬間冒出很多氣泡，證明空氣是被熱漲而跑出來的，等到
火燄熄滅，空氣降溫開始冷縮，最後也就使燒杯內上升了將近300ml的水。也就
是其實空氣的加熱是一瞬間的(應該是密閉空間的原因)，所以大家才找不到熱漲
冷縮的證據。
另外我們討論了，有個實驗是越多根蠟燭同時燃燒，水上升的越多(國小科展
的結論)，其實也就是在蓋住前被加熱的空氣越多，溫度也越高，所以熱漲也越多
，當然水就漲的越高。
另外一個說法是以前課本上教空氣中氧氣佔1/5，所以水只會漲1/5的說法，當
然一定是錯的(影片中上升了快1/2)。
不知道以上這樣的推論是否正確，請有知道詳情或有其它想法的大大可以給予指教
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