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話說這是2013年國際青年物理錦標賽(IYPT)的第10題Water rise呢...
關於水位上升的主因,確實不是因為氧氣消耗。蠟燭的碳數大約是22~28,若在純氧環境下完全燃燒,會使氣體的莫爾數縮減至原先的三分之二。以空氣中氧氣的比例21%計算,總體積會減少7%,也就是水位會上升至總容積的7%高度。考慮到蠟燭的燃燒效率絕對稱不上高(燒紙也只能燒掉56%氧氣),低於7%的氣體損失,絕對不足以"注滿液體"。
大致上來說天行說的也沒錯,但其實在使用較長的蠟燭時,水位在蠟燭燃燒的時段依然會快速上升。
原因是,瓶內低壓並不是在蓋上瓶子後把空氣膨脹逼出瓶外所致(並未觀測到大量氣泡在實驗中產生,且蠟燭加熱範圍侷限於火焰頂部,下半部的空氣並沒有被加熱,對流時損失熱能會劇烈的減低膨脹效果),而是在蓋上瓶子前,燃燒產生的熱空氣已經充滿瓶子,所以瓶子裡的空氣原本就於膨脹過的熱空氣。
等到罩到蠟燭上時,蠟燭底部附近的空氣無法繼續被加熱,導致空氣在燃燒結束前就已經冷卻,水位上升。等完全熄滅後頂部的空氣也會冷卻,造成第二階段的上升,但兩者的速度差異取決於瓶內對流的效率、瓶內與瓶外的熱交換,不一定會有明顯的階段差。
最後,瓶內不是真正的完全真空,只是空氣量比較少,永遠都不可能裝滿瓶子的。題目bug!
PS.水位在實驗結束後也還是會維持,所以...可以慢慢掃描的,不用緊張啦www
對了,禿鷹還好嗎?
但她目前沒有回來繼續工作的打算,可能身心都需要休息吧。
有鑑於我們在三次元沒有聯絡,我也不太確定她的情況到底如何,但應該沒有立即的問題。