2015年7月5日 星期日

化學_氧氣燒完,水位上升?

關於「點燃蠟燭,倒扣杯子將其罩住,
置入水中,造成水位上升」的實驗。

我國小受的教育,指出這是因為氧氣佔空氣的20%,
密閉杯子同樣如此。是故,燃燒會消耗氧氣,
等氧氣耗完燃燒結束,水位上升遞補空間。

然而,燃燒消耗的氧氣體積(莫耳數),
與產生的二氧化碳的體積幾乎一樣(註1),
(另有人說二氧化碳產生體積是氧氣的一半)(註2)。
從這,便會可發現不合理,且與實際實驗數據不同。
(此化學作用也會產生水,
不過這裡討論的是空氣佔的體積,故忽略不計。)


事實上,水位上升,
存在另個重要理由:氣體的熱漲冷縮(註3)。
而整個燃燒流程應該是
步驟一:(正在燃燒時)
氧氣燃燒,產生熱漲(壓力),有些二氧化碳,
從杯子邊緣排出,所以燃燒時可以看到冒泡。

步驟二:(燃燒結束)
熄滅後,氣體開始冷卻,產生冷縮(壓力降低),
水位上升,平衡杯內氣體壓力。



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參考資料:
註1:蠟燭燃燒,造成杯子內水上升的實驗真相
註2:物理教學示範實驗教室
註3:五年級上學期自然課