前幾天小弟在思考著要做什麼大氣壓力實驗的時候,
忽然想起一個歷史公案
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。

      在前兩天心血來潮跟阿逸老師在SKYPE上聊了一聊這個歷史公案重新思考這個

 

問題,才想到會不會一開始在燒杯移至火燄上方完全蓋住火燄燒杯開口完全浸於水

 

中的瞬間,其實燒杯中的空氣都已經被加熱了,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,當然空氣開始冷縮,大氣壓力也就將

 

水壓進去了。

     後來跟朋友討論上述的假設後,做了第一個實驗是用線香(陳逸老師提供),其原

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做了如以下影片的實驗。

 

     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

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,

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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  • 朱老師
  • 您好,拜讀此篇文章,
    令我有點驚醒,
    不過,仍然有些疑問想與您討論。

    這個實驗及結論目前仍然在國小南一六年級自然課本中,
    在另外一個單元--生鏽時,
    又做了一次實驗,
    將鋼棉塞進廣口瓶內,
    然後倒放在水裡,
    幾天之後,
    水位依舊上升,
    可是,瓶中的空氣並未熱漲冷縮,
    又該如何解釋呢?
  • 生鏽是氧氣與鐵交互作用產生三氧化二鐵,因此氧氣的確被用掉,且並未產生新的氣體,因此水位上升是很自然的事。

    ideaCT 於 2009/07/12 23:22 回覆