水下不能用“荧光闪烁”咒语?还可以点一根蜡烛啊

作者: yangfz & Lixy

来源: 中科院物理所

发布日期: 2017-09-30 10:34:14

本文通过一个科学实验探讨了蜡烛在水下的燃烧现象,解释了水比热容大和蜡烛不浸润水的原理,展示了蜡烛在水下燃烧的过程和结果。

最近,小师妹突然玩起了回忆杀,把哈利波特8部电影又翻出来重新刷了一遍。前天偶然看见小师妹在实验室刷剧,作为多年哈迷的小编竟也兴奋地看了起来。昨天跟小师妹聊天,她说最喜欢的是火焰杯那部,不仅有开场震撼的魁地奇世界杯,哈利在水中拼死救人的剧情也很感动。不过毕竟是一只超爱幻想小师妹,总爱带我们两只入戏很深。这点小问题岂能难倒小编我?请看实验器材与实验过程。

实验最好选择宽口的碗来做,效果会更好。

首先点燃一支备用蜡烛,把蜡油滴在烧杯底中心,这里一定要小心用火,注意不要被蜡油烫到。然后快速将蜡烛笔直地固定在烧杯底中心。然后将水倒入烧杯中,但要注意缓冲,防止蜡烛被冲倒。直到水面靠近蜡烛顶端。点燃水中的蜡烛,并同时点燃另一个用来对照的蜡烛。然后开始了漫长的等待。。。。。(蜡烛在水中安静的燃烧)终于蜡烛燃烧到接近水面并继续燃烧,我们发现蜡烛仅靠外面薄薄的一层维持着燃烧。

从水平的角度看,我们可以看到火焰有一部分在水面以下,水面上我们也清楚地看到蜡烛边缘水面的凹陷。在上图我们也可以看到蜡烛边缘开始出现缺陷,随后蜡烛出现破洞,被水淹灭。从水中拿出熄灭的蜡烛,与旁边的对照组蜡烛对比,水中蜡烛的深度要大得多。这里是我们延时摄影的视频。

这个实验的原理主要有两部分,首先水的比热容比较大,使得蜡烛的边缘不会因为蜡烛的受热而融化(就像在空气中那样),所以很多需要降温的地方都采用循环水做冷却。然后就是蜡烛和水之间是不浸润的,这使得水不会因为蜡烛高度差的产生而立即淹没蜡烛,蜡烛才能在水下燃烧很久,直到水的压力使得蜡烛的薄层破裂才熄灭。最后大家可以思考一个问题,蜡烛薄层破裂的地方一般都在哪?欢迎大家讨论并在实验中证实自己的想法。

tips:由于等待蜡烛燃烧的时间太长,建议相机固定开启延迟摄影模式拍摄,同时为防止投稿视频过大,可以只拍摄蜡烛已经烧到水面下的视频,并附最后熄灭的蜡烛照片。

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