Когда ученик накрыл свечу перевернутым стаканом, произошло несколько физических и химических процессов, которые и привели к гашению свечи и поднятию уровня воды.
Шаги объяснения:
- Сжигание свечи: Свеча горит благодаря сжиганию воска, который состоит в основном из углеводородов. Для горения необходимы три компонента: топливо (воск), кислород и тепло. Когда свеча горит, она потребляет кислород из воздуха.
- Закрытие доступу кислорода: Когда стакан накрывает свечу, доступ к кислороду ограничивается. Внутри стакана остается ограниченное количество кислорода, и по мере сгорания воска кислород начинает истощаться.
- Гашение свечи: Когда уровень кислорода в стакане становится слишком низким для поддержания процесса горения, свеча гаснет. Это происходит потому, что для горения требуется определенное минимальное количество кислорода, и когда его становится недостаточно, процесс сжигания прекращается.
- Поднятие уровня воды: После того как свеча погасла, температура воздуха внутри стакана начинает понижаться. Горящая свеча нагревала воздух, и когда она гаснет, воздух остывает. Охлаждение воздуха приводит к тому, что его объем уменьшается, и создается разрежение (низкое давление) внутри стакана.
- Вода из внешней среды: Чтобы уравновесить давление, вода из внешней среды (в данном случае из чаши, в которой стоит стакан) поднимается в стакан, заполняя образовавшуюся пустоту. Таким образом, уровень воды поднимается.
В результате этих процессов уровень воды в стакане поднялся на 1/5 часть, что связано с объемом воздуха, который был вытянут из стакана при охлаждении. Этот пример хорошо иллюстрирует взаимосвязь между горением, кислородом и изменением давления в замкнутом пространстве.