Τοποθέτησε το κερί όρθιο μέσα στο πιάτο. Στήριξέ το με την πλαστελίνη ώστε να παραμείνει κατακόρυφο. Άναψε το κερί. Γέμισε το πιάτο, μέχρι το γείσο του, με νερό. Διάλυσε στο νερό λίγη τέμπερα, ή χρωστική τροφίμων ώστε να χρωματιστεί και να φαίνεται από μακριά. Σε τρία, ισαπέχοντα μεταξύ τους, σημεία των χειλιών του ποτηριού κόλλησε τρία μικρά κομμάτια πλαστελίνης. Αφού ανάψει καλά το κερί, σκέπασέ το με το ποτήρι, Εικόνα 8.9, προσεχτικά ώστε να μην σβήσει το κερί από ρεύμα αέρα που μπορεί να δημιουργηθεί.
Τι θα δεις
Μετά από λίγο το κερί σβήνει και το νερό ανεβαίνει μέσα στο ποτήρι ψηλότερα από ό,τι είναι στο πιάτο.
Ερμηνεία
Μέρος του οξυγόνου που υπάρχει στον αέρα έχει χρησιμοποιηθεί στην καύση και αυτό που απομένει δεν αρκεί για να συντηρήσει τη χημική αντίδραση της καύσης. Ωστόσο, ας σημειωθεί ότι η άνοδος του νερού και η αλλαγή του όγκου του αέρα μέσα στο ποτήρι δεν μπορούν να αξιοποιηθούν για να γίνει ακριβής μέτρηση του ποσοστού του οξυγόνου στον αέρα, όπως συνήθως παρουσιάζεται στη βιβλιογραφία, όπου η συνηθισμένη εξήγηση για την αλλαγή του όγκου του αέρα είναι η εξής:
Το οξυγόνο του αέρα και το υλικό του κεριού αντιδρούν και παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Όλο το οξυγόνο του αέρα χρησιμοποιείται στην καύση και το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο νερό. Δεδομένου ότι η περιεκτικότητα του οξυγόνου στον αέρα είναι περίπου 21% αναμένεται μείωση του όγκου του αέρα στο ποτήρι κατά 21% και αντίστοιχη άνοδος της στάθμης του νερού.
Ωστόσο, η παραπάνω ερμηνεία είναι λάθος, διότι: α) δεν χρησιμοποιείται για την καύση του κεριού όλο το οξυγόνο που περιέχεται στον αέρα. Έρευνες έχουν δείξει ότι καταναλώνεται περίπου το μισό, και ήδη ο Mayow (1674) είχε δείξει ότι ένα ποντίκι συνεχίζει να ζει μέσα στον χώρο του ποτηριού και μετά το σβήσιμο του κεριού. β) Κατά την καύση του κεριού αρχικά παράγεται διοξείδιο του άνθρακα και στη συνέχεια μονοξείδιο, αιθάλη και ατμοί από το υλικό του κεριού.
Η παρατηρούμενη στο πείραμα μεταβολή όγκου, που για το πείραμα με το κερί μπορεί να είναι και 20%, δεν οφείλεται στη χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα: κυρίαρχο ρόλο έχει η διαστολή του αέρα λόγω της θέρμανσής του. Ο αέρας μέσα στο ποτήρι ζεσταίνεται, διαστέλλεται και ένα μέρος του διαφεύγει από το ανεστραμμένο ποτήρι, ακόμη και όταν αυτό βρίσκεται στον αέρα πάνω από το αναμμένο κερί, χωρίς να ακουμπά το πιάτο. Όταν το κερί σβήνει, ο αέρας κρυώνει και συστέλλεται με αποτέλεσμα το νερό να ανέβει μέσα στο ποτήρι διότι θα πρέπει να καταλάβει τόσο τη θέση του οξυγόνου που χρησιμοποιήθηκε στην καύση όσο (κυρίως) και του αέρα που διέφυγε από το ποτήρι. Αν η φλόγα είναι έντονη, τότε ο αέρας μέσα στο ποτήρι θα θερμανθεί πολύ, θα διασταλεί και ένα μέρος του θα διαφύγει περνώντας μέσα από το στρώμα του νερού στην ατμόσφαιρα (θα δεις έντονες φυσαλίδες). Μπορείς να δεις το αποτέλεσμα αυτό αντικαθιστώντας το κερί με ένα κομμάτι βαμβάκι βρεγμένο με οινόπνευμα.
Παρατηρήσεις
1. Υπάρχει περίπτωση, αν τα χείλη του ποτηριού έχουν εφαρμόσει στον πυθμένα του πιάτου, να σβήσει το κερί και να μη μπει νερό μέσα στο ποτήρι αλλά το ποτήρι να κολλήσει (σαν βεντούζα) στο πιάτο, λόγω της υποπίεσης (πίεση μικρότερη από την ατμοσφαιρική) που έχει δημιουργηθεί στο εσωτερικό του ποτηριού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τοποθετούμε σε τρία σημεία στα χείλη του ποτηριού μικρά κομμάτια πλαστελίνης.
2. Μην χρησιμοποιήσεις βαθύ πιάτο γιατί υπάρχει περίπτωση να μη δεις καν το νερό να ανεβαίνει, σε σχέση με το επίπεδο που βρίσκεται το νερό στο πιάτο. Αν το πιάτο είναι βαθύ η επιφάνεια του νερού μέσα στο ποτήρι είναι αρχικά χαμηλότερα από την επιφάνεια του νερού στο πιάτο. Αυτό συμβαίνει λόγω του εγκλωβισμένου στο ποτήρι αέρα, ο οποίος καταλαμβάνει τον χώρο και δεν αφήνει το νερό μέσα στο ποτήρι να ανέβει στο ίδιο ύψος με το νερό έξω από το ποτήρι. Το νερό αρχίζει, λοιπόν, να ανεβαίνει στο ποτήρι από χαμηλότερο επίπεδο.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου