有意思的蠟燭實驗

有意思的蠟燭實驗
高雄市左營國中林瑞文
偶而在外國的網站上看到一個有趣的蠟燭實驗，實驗裝置如圖一，要讀者預測那一支蠟燭會缺熄滅？個人在課堂上做實驗，結果是較長的蠟燭先熄，要國二、三的學生討論原因，許多同學認為高的蠟燭先燒光是因為上頭的氧氣先被用完，於是我再進行以下實驗：
如圖二所示，有四支很短的蠟燭及一支長蠟燭一起燒，如果蠟燭的熄滅真的是因為氧氣用完，那下方的四支蠟燭耗掉四倍的氧氣，會先熄才對，實驗證明仍是高的蠟燭先熄，顯示高的蠟燭不是因氧氣用完才滅的。

圖一 實驗裝置




圖二 四支短的和一支長蠟燭一起燃燒











也有同學出的答案是：『因為產生的二氧化碳受熱上升至燒杯上方，所以較高者先熄滅。』，為了證明這個假設，我們設計了以下的方法來檢驗圖一中甲、乙兩個位置在燭火熄滅時袋何處的二氧化碳濃度最高。
二氧化碳度測試：
在燭火熄滅時立刻將10 c.c.的針筒伸入此兩個位置(分別進行)，吸 8c.c.的空氣後再吸2 c.c.的澄清石灰水，搖晃15下後看混濁的程度即可判定何處二化碳濃度較高。
實驗的結果果然接近杯頂的甲處二氧化碳濃度愈高。
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由此實驗我又發展幾個類似的實驗，可以讓學生先預測結果後再進行實驗，然後再討論原因：
1. 見圖二，杯口離桌面二公分，燃燒結果如何？
2. 見圖三，燃燒結果如何？
3. 見圖四，兩次實驗器材皆同，燃燒結果有差異嗎？

B

圖二 燒杯口離桌面2CM

圖三 蠟燭置於燒杯中燃燒






圖四 兩支蠟燭燃燒情形有何不同？













參考答案：
1. 在圖二中，杯口離桌面2cm 並不能讓蠟燒得更久，靠近杯子上方(底部)充滿受熱的二氧化碳和水氣，相對杯外而言是高壓，所以空氣並不能從空隙補充進來，
2. 受本文最開始那個實驗的影響，許多學生在思考圖三問題時焦點都放在"那支蠟燭先熄？"上，事實上兩者都不會熄，我們若把點燃的線香或蚊香放在圖三標示的A、B兩位置時，可以清楚看到A處的氣流因受熱而上升，而B處(杯口邊緣)上方的空氣則下降內杯補充，所以蠟燭不會熄。
3. 圖四中愈靠近頂部的蠟燭愈快熄，可證明二氧化碳是從頂部開始累積。