文/張軍
安全小貼士:
1.本實驗要在安全無易燃物的地方操作,注意防火。
2.使用玻璃器皿之前要先預(yù)熱,防止炸裂。
將長短不一的蠟燭點燃,用玻璃罩罩住。哪支蠟燭先熄滅呢?先熄滅的原因又是什么呢?
在我們身邊有許多燃燒現(xiàn)象,比如,點燃的煤氣、篝火等。物體的燃燒是需要氧氣的(注意,并不是所有的“燃燒”都需要氧氣,將來我們會學(xué)習(xí)到),我們生活的空氣中就含有氧氣。當(dāng)玻璃罩內(nèi)氧氣濃度過低或者耗盡,火焰就會熄滅。燃燒會產(chǎn)生二氧化碳,而二氧化碳不支持燃燒,可用于滅火。通常情況下,二氧化碳的密度大于空氣,會沉到空氣的下方?;谶@些經(jīng)驗,有人就會猜測,短的蠟燭會先熄滅。事實真是如此嗎?我們來驗證一下。
先選取兩根長度不同的蠟燭,點燃后用玻璃罩罩住。一段時間后,我們會驚奇地發(fā)現(xiàn),結(jié)果和我們的猜測剛好相反,長的蠟燭先熄滅(如圖1)!這說明,燃燒產(chǎn)生的二氧化碳聚集在了玻璃罩內(nèi)的上方。是什么原因?qū)е露趸季奂谏戏侥兀?/p>
圖1
我們用可視測溫?zé)嵯駜x給玻璃罩拍個照,就會發(fā)現(xiàn),玻璃罩最高處的溫度超過了78℃,而底部位置只有24℃(圖2)。原來,溫度的差異會導(dǎo)致氣體分布發(fā)生變化,燃燒產(chǎn)生的二氧化碳由于溫度較高會升到空氣上方。同學(xué)們知道為什么高溫氣體會上升嗎?不妨自己去查一查吧!
圖2
那么,多放幾支蠟燭,比如放四支,從長到短依次編號為1、2、3、4,蠟燭會從1 到4 依次熄滅嗎?
如圖3 所示,這一次的實驗中,熄滅的順序是3、2、1、4。多做幾次實驗后,我們會觀察到一些新的變化,如圖4 所示,這次熄滅的順序是2、1、3、4??磥?,當(dāng)蠟燭變多時,玻璃罩內(nèi)不同位置的溫度差導(dǎo)致了更復(fù)雜的氣體分布差異。
圖3
圖4
貌似簡單的問題,隱藏的科學(xué)原理可不少啊。學(xué)習(xí)物理,我們不能想當(dāng)然,也不能盲從他人的判斷,用實驗去探究、去檢驗才是科學(xué)可靠的方法。也只有在動手實踐中,我們的思考才會不斷深入,才能發(fā)現(xiàn)新的問題。