蠟燭燃燒耗氧實驗真相

話說,前一陣子看到某位好友因為在談「科學探究」提出一個有趣的話題:自然課眾多實驗中,有個實驗是利用蠟燭燃燒耗氧,燒完後,水位上升,由此現象來探討氧佔空氣比例有多少?

重點是,那個實驗所提出的結論是錯誤的?大家可以從以下影片知道:

然後,蠟燭燒完後,水為何會上升?這個問題就時常在我腦中浮現。

在今天早上,我突然想到:
會不會是因為壓力變化造成?當蠟燭燃燒時,燒杯內部的空氣被加熱膨脹,壓力旋即加大,等到蠟燭熄滅,溫度下降的很快,壓力驟然下降,所以外面的水就湧了進來。

到了傍晚,想想覺得還是不妥,總覺得哪裡怪怪的,於是上網查尋詢了一下,才突然發現,關於這個問題已經被提出好幾年,然後討論的也很熱烈,讓我印象最深刻的兩篇,其中以第二篇的說法,最為說服我:

  1. 國立台灣師範大學物理系 物理教學示範實驗教室(舊網站) 物理問題討論區其中的一篇,網址為:http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=3288,討論時間是在 2002.03.07,當時還引發一連串很長的討論 。
  2. 有位稱號:長江的人,提出的看法:蠟燭於倒置的廣口瓶內燃燒,瓶外水被吸入的原因

    這篇文章,他指出了我早上想法的謬誤:

    「蠟燭加熱了瓶中的氣體,使體積膨脹;冷卻後,體積收縮,所以才吸水」,更不符合實驗所見的現實!如果真是因為蠟燭加熱使氣體膨脹,那蠟燭燃燒加熱的過程,廣口瓶應該會冒泡才對,然而事實上不但沒有,水位反而邊燒邊上升!說什麼蠟燭熄滅後水位才上升,也是自圓其說下的「睜眼瞎話」。

    他提出的正確答案應該是:

    答案:其實是水蒸氣的凝結!
    由於瓶內氣溫顯然不是100度C,蠟油中的氫原子一旦氧化成為水蒸氣,又離開火苗,就會迅速凝結成體積「忽略不計」的小水霧!依據理想氣體方程式,100度C的水蒸氣凝結成100度C的水滴時,體積會縮小一千七百倍!吸力超強!

    這才是蠟燭於倒置的廣口瓶內燃燒,瓶外水被吸入的原因!

沒想到自己錯誤多年,更不能接受的是,自己竟然從不對這件事感到懷疑,竟還把它當作理所當然的事情,果真「從不疑處有疑」這句話是有其道理存在。


參考資源

  1. http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=3288
  2. http://mypaper.pchome.com.tw/yangdze/post/1326507655

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