Мы в социальных медиа:
10.04.2012
Физика

Свеча, вино и атмосферное давление

Как только накрыли бокалом свечу, воздух внутри расширился и вытолкнул свой излишек. Когда свеча погасла, воздух сжался и втянул внутрь вино.

Суть опыта:


При нагревании воздух расширяется, а при охлаждении - сжимается. Именно этот эффект лежит в основе опыта с вином. Накрыв стаканом горящую свечу и перекрыв тем самым доступ кислорода, воздух расширяясь, вытолкнет свой излишек наружу. Затем свеча погаснет из-за недостатка кислорода. После этого начнется обратный процесс: воздух начнет сжиматься внутри стакана, давление станет падать (в то время как атмосферное давление остается прежним) и освобождающийся объем начнет занимать вино и воздух снаружи.


Этапы эксперимента:


  • Наливаем в тарелку вино.
  • Ставим в центр тарелки свечу и поджигаем ее.
  • Накрываем бокалом горящую свечу.
 

Что использовалось:


  • тарелка
  • бокал
  • вино
  • свеча
  • спички
 

Описание:


Вы знаете, что существует атмосферное давление, весь газ составляющий атмосферу Земли давит на нас так же, как 10 тонн давят на 1 квадратный метр. То есть нормальное атмосферное давление P_атм=1атм=〖10〗^5 Па (учтите, что Па=Н/м^2, а 1кг весит 10Н). Это огромное давление, но мы к нему уже привыкли и не чувствуем, зато очень хорошо можем почувствовать незначительные отклонения от него. Например, на глубине 1 метр под водой давление на 0,1 атм больше. Еще давление измеряют в миллиметрах ртутного столба. Столб ртути высотой всего 760 мм давит с той же силой, что и атмосфера, то есть 1атм=760мм рт.ст.

В видео про конвекцию и тепловое расширение мы уже говорили, что тела, как правило, увеличиваются при нагревании, это верно и для газа. Более того, для идеального газа, а воздух при нормальном давлении и температуре почти идеален, это описывается очень простым законом – уравнением Менделеева–Клапейрона.

формула.jpg

В нем P – давление, V – объем, T – температура, ν – количество газа, то есть число молекул, а R – газовая постоянная или коэффициент, просто связывающий единицы измерения давления, объема, температуры и количества газа.

И мы видим, что при постоянном давлении объем пропорционален температуре, то есть газ расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. А если постоянен объем? Тогда температуре пропорционально давление, оно при нагревании растет, а при охлаждении падает.

иллюстрация.jpg

Вернемся к эксперименту в нашем видео. В тот момент, когда края бокала смыкаются с вином, он заполнен горячим воздухом и продуктами горения свечи. Свеча гаснет, и газ в бокале начинает охлаждаться. Если бы его объем не менялся, то давление внутри должно было бы упасть. Но тогда получается, что на поверхности вина не во всех точках одинаковое давление, и столб атмосферного воздуха просто вдавит вино в бокал. Газ в бокале немного сожмется, настолько чтобы его объем удовлетворял уравнению Менделеева–Клапейрона для нормального давления и нормальной температуры. Можно сказать, что газ, охлаждаясь, просто сжался, а освободившееся место заняло вино.



[ Скачать видео ]



Hi-Testing

Эксперименты с техникой
ВОДНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ: 6 ТЕСТОВ

Узнай, какие влагозащитные телефоны пройдут наши тесты!

Simple Science

Научно-популярные опыты
Химические водоросли или коллоидный сад

Несколько щепоток медного и железного купороса плюс раствор силикатного клея и начнет расти "коллоидный сад", который напоминает водоросли.

TOP VIDEO

Самое популярное видео
Динамик из пластиковых тарелок

Как с помощью магнита заставить пластиковые тарелки звучать?

Яндекс.Метрика