紙片救火~蠟燭的燃燒(助燃物與對流)

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2017-01-05 21:08:46 By zfang

在前面的隔空點火~蠟燭的燃燒(燭芯與蠟蒸氣)實驗中,我們曾做過:用玻璃罐罩住點燃的蠟燭......


蠟燭會因缺少助燃物而被悶熄。

如果是點燃二根長短不一的細蠟燭,再用玻璃罐同時蓋住兩支蠟燭......


猜一猜,長蠟燭、短蠟燭,哪一根會先熄滅呢?

一般人會認為燃燒時產生的二氧化碳比較重而氧氣相對輕,所以是短蠟燭先熄滅。


實驗結果卻發現反而是長蠟燭最先熄滅。為什麼呢?
(參考答案請反白:因為熱空氣上升,上方充滿燃燒後的氣體,因而使長蠟燭先熄滅。)

受熱後空氣(含較多的二氧化碳)體積膨脹密度變小而上升,玻璃罐上方充滿不助燃的廢氣,因而使長蠟燭先熄滅。玻璃罐下方則還有密度較大的新鮮冷空氣,短蠟燭能燃燒比較久,直到底部氧氣用盡。同樣的道理,在火場中要壓低身體,才能獲得較新鮮的空氣。

好啦~ 剛剛是用玻璃罐反罩住蠟燭,如果是用有開口的透明圓筒罩住蠟燭呢?這下火焰應該就不會被"悶熄"了吧?


令人意外的,上方雖然有開孔,但蠟燭還是熄滅了。為什麼呢?

要能維持蠟燭燃燒,不斷地供應新鮮空氣很重要。雖然有開口,但因燃燒產生的熱空氣快速上升,上升熱空氣阻擋新鮮的冷空氣補入而使燭火熄滅。不讓火熄滅,該怎麼做?把圓筒拉高,底部留空隙讓新鮮空氣由下方補入,這是一個方法。不過,留的空隙要大一點,不然火焰還是會熄滅。如果不拉高圓筒,還能怎麼做?


在透明圓筒中插入紙條,將圓筒隔成兩半,再罩住蠟燭,燭火就不會熄滅。

 

插入紙片使冷熱空氣分流,熱空氣由某一端向上,而冷空氣由另一端引入,蠟燭獲得新鮮空氣,因而能夠持續燃燒。


在沒有紙片的圓筒中,蠟燭會熄滅。圓筒中多了紙片,蠟燭就能持續燃燒。


左:圓筒雖有開口,但上升熱空氣阻擋冷空氣的補入,蠟燭會熄滅。
右:插入紙片使冷熱空氣分流,蠟燭獲得新鮮空氣,因而能夠持續燃燒。

運用冷熱空氣對流的原理,來玩隔空救火:將紙片慢慢往上抽,燭焰會變小,快要熄滅時,再將紙片往內插入,火焰又會變大!

 

2015-02-21

 

本文的影片與相片,感謝 axer 協助拍攝。