蠟燭與燃燒,這是在學(xué)校中常會進行的實驗。
將蠟燭的蠟油滴一點在厚紙上,然后將蠟燭固定其上。當(dāng)蠟燭在燃燒時,用瓶子自上而下迅速將其扣上。這樣一來,如果是普通的牛奶瓶,幾秒鐘后蠟燭就會熄滅。
準(zhǔn)備好各種大小的瓶子,再來做這個實驗,并對比蠟燭熄滅的時間,會發(fā)現(xiàn)大瓶子由于存有的空氣較多,蠟燭持續(xù)燃燒的時間也相對較長。“燃燒”就是指物質(zhì)與氧氣發(fā)生激烈的反應(yīng)并伴有光和熱產(chǎn)生。氧氣越多,燃燒的時間也就越長。
空氣中約含有20%的氧氣(干燥的空氣中為21%)。那么,當(dāng)瓶中的蠟燭熄滅時,瓶中的氧氣還有多少呢?
可能很多人會認(rèn)為“蠟燭熄滅后氧氣全沒有了”吧,但是實際上,當(dāng)蠟燭熄滅時,瓶中還有16%~17%的氧氣。
物質(zhì)要燃燒,必須符合三個條件:
一、可燃性物質(zhì);
二、氧氣;
三、達(dá)到物質(zhì)燃點的溫度。
如果“第二項”減少的話,就會使發(fā)熱量減少,從而無法維持“第三項”的條件。
我們呼出的氣體中,也含有16%~17%的氧氣。當(dāng)我們向柴火中吹氣時,火勢會越來越旺,這是因為當(dāng)我們吹氣時,也會卷起周圍新鮮的空氣一并送到火焰處。
而向蠟燭吹氣時,燃燒產(chǎn)生的蠟蒸氣會被吹散,從而導(dǎo)致無法達(dá)到“第一項”的條件。
在水盆中裝入淺淺的水,在水中源浮的泡沫板上放置小截蠟燭并點燃,然后用玻璃瓶扣在蠟燭上。
沒一會兒,蠟燭的火焰就會熄滅。此時,瓶中的水位會上升。
針對這個實驗結(jié)果,有人說“瓶中上升的水位,大約占瓶子容積的20%。這是因為氧氣全部被消耗產(chǎn)生的二氧化碳,而二氧化碳又是可溶于水的,所以水位上升了。由此得出空氣中約20%是氧氣”。
但是,這個解釋犯了一個嚴(yán)重的錯誤。
實際上,即使蠟燭的火焰熄滅了,瓶中仍然還有16%~17%的氧氣殘留。二氧化碳雖然屬于可溶于水的氣體,但并不是說會“很容易地”溶于水,必須要經(jīng)過充分的晃動混合才行。
那么,水位上升(瓶中氣體的體積減?。┑降资且驗槭裁茨兀?/p>
這是因為氣體被加熱時體積膨脹,之后冷卻時體積又產(chǎn)生了收縮。
火焰周圍的空氣由于被加熱,所以膨脹了。膨脹的空氣又被瓶子扣住。在燃燒過程中,瓶中的空氣會進一步膨脹,并從瓶中排出。而火焰熄滅后溫度下降,氣體因冷卻而體積收縮,這才導(dǎo)致瓶中的水位上升。