Zadanie ZF-853
o zadaniu...
- Publikacja w Delcie: kwiecień 2014
- Publikacja elektroniczna: 31-03-2014
Znana wszystkim sztuczka wyjmowania monety zanurzonej w wodzie „bez
zamoczenia rąk” przebiega mniej więcej tak: do płaskiego talerza nalewamy tylko
tyle wody, żeby zakryła małą monetę, do wody wstawiamy świeczkę
i zapalamy ją, a następnie zakrywamy świeczkę odwróconą szklanką tak,
żeby moneta pozostała poza szklanką. Po kilku sekundach świeczka
gaśnie, a chwilę potem do szklanki wsysana jest cała woda z talerza
(oczywiście, jeśli dobrze dobraliśmy jej początkową ilość). Jakie
zjawiska powodują zasysanie wody? Jaka była temperatura
gazu
w szklance w chwili zgaśnięcia świeczki, jeśli na końcu doświadczenia,
w walcowej szklance o wysokości
wysokość słupa wody
wynosiła
a temperatura w pomieszczeniu była równa
Głównym składnikiem współczesnych świec jest
mieszanina węglowodorów
o
w zakresie od 20 do
40.

i CO. Z każdej cząsteczki tlenu powstają więc jedna lub
dwie cząsteczki produktów spalania, a więc w wyniku spalania tlenu
wzrasta liczba cząsteczek gazu. Dodatkowo wydzielone ciepło spalania
ogrzewa gaz. Oba zjawiska prowadzą do „ucieczki” części gazu spod
szklanki. Gdy świeczka zgaśnie, ilość gazu już się nie zmienia,
a jego stygnięcie (do temperatury otoczenia
) powoduje spadek
ciśnienia, co dalej prowadzi do zasysania wody z talerza. Ponieważ
wysokość słupa wody
odpowiada różnicy ciśnień równej
jedynie około
ciśnienia atmosferycznego, to z dobrym
przybliżeniem można przyjąć, że gaz w chwili zgaśnięcia świeczki i po
ostygnięciu do temperatury otoczenia znajdował się pod ciśnieniem
atmosferycznym. Masa gazu podczas stygnięcia nie zmienia się, a więc
stosunek temperatur równy jest stosunkowi objętości – dla szklanki
w kształcie walca równego stosunkowi wysokości części wypełnionych
gazem