蜡烛和水的实验结果有问题

风达

2008-01-10 08:33:27　来源: 《企鹅的脚为什么不怕冻》　

• 　　我用四支蜡烛代替一支蜡烛，结果水面上升得更高。为什么会是这样？

我们在科学老师的指导下做过一个实验。把点燃的蜡烛用一个倒扣的玻璃杯罩住，然后压入水中。蜡烛熄灭之后，杯子里的水面上升。老师的讲解是，燃烧的蜡烛耗尽了空气中的氧气，因此水面上升。但是，我用四支蜡烛代替一支蜡烛，结果水面上升得更高。为什么会是这样？
这两位小学生对这项似乎已经得到很好解释的蜡烛实验提出质疑，说明即使年龄不大，只要肯动脑筋，也能发现几十年来在小学科学教学中普遍存在的一些错误。
诚然，氧气被消耗确实是水面上升的一个原因。但是，给定的一摩尔体积的氧气在与蜡烛中所含的碳发生燃烧之后，会生成大致相同摩尔数体积的二氧化碳；同样多的氧气与蜡烛中所含的氢发生燃烧，则会生成两摩尔体积的水汽。
所生成的二氧化碳，有一部分会溶解在水中；所生成的水汽，则会全都凝结为液态水。结果，杯子内的气体体积将减小。
然而，这只是一种非常简单的分析，还有蜡烛燃烧所产生的热量，是绝不能忽略不计的。在倒扣的杯子里放入多支蜡烛，它们燃烧所产生的热量，肯定会使它们周围空气的温度变得比只有一支蜡烛燃烧时更高。
蜡烛燃烧不久以后熄灭，它或它们周围的空气逐渐冷却而收缩，而收缩的比例则与玻璃杯所扣住的空气收缩前的平均温度成正比。多支蜡烛会产生比较多的热量，杯子内的空气被加热后平均温度自然更高，于是，在空气冷却下来收缩以后，杯子里的水面便会上升得更高。两位小朋友自己用实验来证明通行教科书上那种认为是氧气被耗尽的关于蜡烛、倒扣的玻璃杯和水盆实验结果的错误解释，真的是很了不起。
观察到实验中用四支蜡烛，水面明显上升更高，这就证明了这种现象主要是由于蜡烛加热，使玻璃杯里的气体发生膨胀造成的。两位小学生肯定还注意到了杯子里的空气因膨胀而从杯子口溢出时发出的汩汩声。蜡烛熄灭之后这声音随之消失，不一会，随着杯子内剩余空气冷却和收缩，水面就开始升高。
杯子里的氧气只要被消耗掉一个不大的比例，蜡烛就会熄灭。因此，想用这个实验来定量说明氧气在空气中所占的比例肯定是不行的。
这种效应有一部分原因是增加的三支蜡烛具有一定的粗细，增加了蜡烛的总的横截面积的缘故。只用一支蜡烛，但蜡烛的粗细不同，也能看到这种效应。蜡烛越粗，水面上升得越高。
被吸进杯子里的水，占据的是杯子里被蜡烛占据后剩余的空间，这个空间的横截面积越小，水面上升得越高。

baddie

LZ分析的很不错，顶一个

liota

最喜欢看这种东西了,
这才是社会之所以进步的原因啊~!

顽石

我觉得这个分析有点小问题 "多支蜡烛会产生比较多的热量"?同是蜡烛燃烧,消耗的氧气的量也差不多,怎么会产生更多的热量?产生的热量应该基本上是相等的.