蠟燭熄滅實(shí)驗(yàn)

包昕玥

“哪一支蠟燭先滅？”是前蘇科版物理教材引言中的第一個實(shí)驗(yàn)（圖1）。我設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)，通過觀測不同實(shí)驗(yàn)條件下蠟燭熄滅的順序來分析二氧化碳的分布及變化，從而揭示其規(guī)律。

一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1.方案設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)分無液封、水封和油封3種情況，每種情況分小、中、大和球形玻璃罩4組，每組做兩次以上實(shí)驗(yàn)，每次均取長短不同的5支蠟燭同時點(diǎn)燃，后蓋上玻璃罩，觀察并在設(shè)計(jì)好的表中記錄蠟燭熄滅時間。

2.探究準(zhǔn)備

①準(zhǔn)備長度分別為3cm，5.5cm，8cm，10.5cm和14.5cm的5支蠟燭 ；②將它們分別固定在玻璃板上；③倒入適量水或油；④點(diǎn)燃蠟燭；⑤罩上玻璃罩；⑥觀測現(xiàn)象并記錄蠟燭在玻璃罩內(nèi)熄滅的時間（圖2）。

二、實(shí)驗(yàn)過程

1.控制外部條件為無液封

將準(zhǔn)備好的5支蠟燭固定在玻璃板上，點(diǎn)燃蠟燭，罩上小玻璃罩，觀測并記錄5支蠟燭熄滅的時間，初步判斷二氧化碳的分布及變化。分別將上述小玻璃罩換為中玻璃罩、大玻璃罩和球形玻璃罩，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

2.控制外部條件為用水封

將上述蠟燭固定在玻璃槽內(nèi)，倒入適量的水，罩上小玻璃罩，觀察玻璃罩的底部有沒有全部浸泡在水中，如果沒有，再加適量的水，直至玻璃罩底部完全被封住，取下玻璃罩，點(diǎn)燃蠟燭，重新罩上玻璃罩。觀測過程同上。

3.控制外部條件為用油封

過程同前，將水替代為油（圖3）。

記錄上述實(shí)驗(yàn)蠟燭熄滅的時間，并畫成函數(shù)圖像（圖4）。

三、探究及結(jié)論

蠟燭的熄滅順序不僅跟玻璃罩的大小有關(guān)，還與形狀有關(guān)，且形狀比大小重要，更與密封程度有關(guān)。在液封條件下，較小的玻璃罩內(nèi)的蠟燭按照由高到低的順序熄滅，較大的玻璃罩內(nèi)較矮的蠟燭容易熄滅，且密封性越好效果越明顯；底層蠟燭受到密封程度的影響更大。導(dǎo)致蠟燭熄滅的直接物質(zhì)是二氧化碳，因此二氧化碳在玻璃罩內(nèi)的分布是影響蠟燭熄滅順序的直接原因。瘦高型玻璃罩內(nèi)二氧化碳最先分布在玻璃罩的頂端，使較高的蠟燭先熄滅；比較寬敞的容器內(nèi)，二氧化碳從頂部沿著內(nèi)壁迅速冷卻下沉，使得較高和較矮的蠟燭先熄滅，而中間高度的最后熄滅。