Hádanka: Růst vodní hladiny v nádobě

Klasický školní experiment: svíčka se postaví do nádoby s vodou a zakryje se obrácenou sklenicí (držíme ji uprostřed vody, nenecháme ji klesnout na dno a vodu rozdělit). Až svíčka zhasne, hladina vody ve sklenici stoupne. Proč tomu tak je? Aby ale úloha nebyla tak jednoduchá, lze dodat rozšíření. Pokud dáme pod sklenici čtyři svíčky, hladina stoupne více než v prvním případě. Proč?

Zdroj: Proč tučňákům nemrznou nohy, Ikar 2007

(Poznámka: Mohla by ve sklenici stoupnout voda i tehdy, kdybychom ji položili kolem hořící svíčky na dno?)

autor Pavel Houser

Další články z rubriky

Související články

Tagy

svíčka · hoření

pridat Linkuj | Jagg | Delicious | Facebook | vybrali.sme.sk

Komentáře

25.05.09, 20:28 pavelhouser

no

no, jeste me k tomu napada: otazku s objemem vzduchu bychom mohli osetrit tak, ze bychom tam tedy dali vzdy vice svicek, ale zapalili bud jednu, nebo vsechny :-)

24.05.09, 19:33 jizby

23.05.09, 09:38 pavelhouser -ano

je to jak říkáte. Doplním, proč. Spaliny se ochlazují o stěny sklenice již během hoření. Čtyři svíčky dohoří za kratší dobu a během ní se nestačí předat stěnám tolik tepla. Docílená teplota bude vyšší a víc toho vybublá. O to víc se pak po vychladnutí nasaje.
Nerozumím jen zadání poznámky. Když položíme sklenici na dno bez naklánění aby z ní při ponořování neutekla část vzduchu, takže hladina zůstane na úrovni jejího okraje, a pak pokud nebude těsnit o dno, tak to přeci musí být to samé ne? Hydrostatický tlak u dna vtlačí hladinu jen nepatrně dovnitř sklenice. Při výšce sklenice 100mm ponořené po její dno, to udělá tak milimetr (záleží to i na tvaru sklenice, ale tak přibližně:-).

23.05.09, 20:13 JozoFCH

ešte ma napadlo...

keď sa na to budeme dívať tak, že uvoľněné teplo je v oboch prípadoch stejné a uvážime tak ako píše one282, že teplo sa odovzdá menšiemu množstvu plynu vyjde nám nasledujúce...plyn v nádobe má určité měrné teplo...čiže na ohriatie určitého jeho množstva o jeden stupeň je potrebné určité množstvo tepla. Preto stejné množstvo tepla ohreje menšie množstvo plynu na vyššiu teplotu. Větší rozdíl teploty pri následnom ochladení vyvolá pravděpodobně vyšší pokles tlaku a větší nárust hladiny. Takto by to mohlo dávať zmysel.

23.05.09, 20:04 JozoFCH

one282 ano, ale...

ve stejné nádobe spáli 4 svíčky menej kyslíku...kedže zaberajú větší objem, bude tam automaticky menší objem plynu a teda aj kyslíku. Je to fakt sranda....kedy nám povedia odpoveď :-D?

23.05.09, 14:51 pavelhouser

no

"treba si uvedomiť, že vzniknuté teplo je uvolněné reakciou kyslíku a vosku... množstvo uvoľneného tepla je rovnaké"
to ano, ale souhlasite, ze maximalni dosazena teplota bude ruzna? Objem vzduchu, co po vychladnuti zbude v nadobe, bude odpovidat prave nejvyssi dosazene teplote...

nezbyva nez doporucit vsem to zkusit :-)

23.05.09, 13:33 one282

4 svicky

Urcite postupujete uvahami dobre, ovsem pokud budeme uvazovat porad stejnou velikost nadoby, pak nebude jedno zda v ni je jedna a nebo 4 svicky. 4 svicky spali stejne mnozstvi kysliku jako jedna a tedy i v podstate vyvinou stejne mnozstvi tepla. Jediny rozdil je tu ten, ze 4 svicky zaujimaji ve sklenici vetsi objem nez jedna svicka a pokud dojde ke zmene objemu vody (plynu) ve sklenici, bude se tato zmena objemu jevit jako vetsi, prave kvuli trem svickam navic. Tedy pokud bude tento pokus proveden se stejnou sklenici, ale dvemi svickami, ktere budou mit ruznou velikost (tedy i ruzny objem) bude se nam zdat vzrust hladiny v kazdem pripade jiny. Pokud bychom pouzili ke vetsi svicce i vetsi sklenici (tak aby objemy plynu ve sklenicich byly rovnocene) dostaneme stejny vzestup hladiny v obou pripadech.

23.05.09, 12:24 JozoFCH

skôr nie

treba si uvedomiť, že vzniknuté teplo je uvolněné reakciou kyslíku a vosku...a je teda limitované množstvím kyslíku...4 sviečky spotrebujú toto množstvo iba rýchlejšie...ale množstvo uvoľneného tepla je rovnaké

23.05.09, 09:38 pavelhouser

ano

je to tak, u ctyrech svicek stoupne vice teplota, vice se zvetsi objem plynu, vice ho probubla pod tlakem vodou pod sklenici a vice ho tam pak bude chybet, az se plyn zase smrsti.

23.05.09, 08:37 doxtan

čtyři svíčky

vyvinou větší teplo než jedna, to jediné mě napadá jako důvod vyššího vzestupuí hladiny ve sklenici.

22.05.09, 19:44 JozoFCH

doplnenie

to, že vytvorenie podtlaku a nárast hladiny je spôsobený kondenzáciou vody som myslel trochu inak....skondenzovaná voda bude mať samozrejme určitý objem, no ten sa na náraste hladiny bude podielať minimálne. Významný je v tomto prípade fakt, že pri zmene skupenstva dochádza k výraznej zmene objemu (1 g vodnej pary zaujíma výrazne menší objem ako 1 g vody kapalnej). Tu konkrétne k jeho zmenšeniu, čím sa vytvorí podtlak....Prečo je to u 4 sviečok viac si neviem uspokojivo vysvetliť.

22.05.09, 18:02 pavelhouser

nejasnosti

K verzi uzavrene nadoby: Pokud by byla nadoba hermeticky uzavrena, pak (pokud by sklo neprasklo) by po kondenzaci vodni pary mela hladina stoupnout prave o tuhle vodni paru (tj. asi minimalne). Jinak molove objemy by zavisely na tom, co se spaluje (CxHyOz), no a take cast vznikajiciho CO2 by se mohla po vychladnuti rozpustit ve vode, kdybychom chteli byt detailiste. Nicmene to je u uzavrene nadoby asi jedno - dulezita bude zmena objemu kapaliny, plyn se tomu bude muset prizpusobit, protoze kapalina je na rozdil od nej prakticky nestlacitelna.
K verzi otevrene nadoby: tady jde prave o to, ze ctyri svicky zpusobi vetsi zmenu hladiny - tj. jak pise JozoFCH, zmenou molovych objemu to cele vysvetlit nejde, 4 svicky spali dohromady stejne kysliku jako jedina.

22.05.09, 15:31 JozoFCH

tak jednoduché to zas neni

Kolega hore má pravdu...ochlazený vzduch sa skutočne zmrští. Nesúhlasím však s jeho ďalším tvrdením, pretože pri horení (oxidácii) parafínu vzniknú na dva moly spotrebovaného kyslíku jeden mol CO2 a dva moly vody v podobe pary. Reakciou teda objem rastie...Následné zvýšenie hladiny je možné vysvetliť zmršťovaním vzduchu pri ochlazení, ale ako hlavnú príčinu by som videl kondenzovanie vznikajúcej vody a tým zníženie tlaku v nádobe. (Pozn. pokiaľ by bola nádoba až ke dnu hermeticky priliehajúca, nestalo by sa nič...slabšie sklo by mohlo prasknúť)

22.05.09, 14:40 pradimik

Snad ne

To má být jako záhada? Je to obyčejné smrštění ochlazeného vzduchu + spálení části kyslíku na oxid uhličitý a vodu. Při této reakci se objem snižuje, proto podtlak nasaje vodu do nádoby.

Napsat vlastní komentář

Pro přidání příspěvku do diskuze se prosím přihlašte v pravém horním rohu, nebo se prosím nejprve registrujte.

Science World