让蜡烛火焰跳跃

来自科学伙伴的令人惊讶的科学项目

照亮科学:了解是什么让蜡烛燃烧,以及如何几乎凭空点燃蜡烛。

乔治·雷特塞克

核心概念
化学
化学反应
物质状态
燃烧

引言
有很多场合需要点燃蜡烛。你有没有仔细观察过火焰?蜡烛的哪一部分实际上在燃烧?你能分辨出来吗?是烛芯、固体蜡、液体蜡还是其他东西?在这个活动中,你将点燃一些蜡烛来找出答案——无需特殊场合!

背景
无论是生日蛋糕上、餐桌上还是烛台上,我们今天使用的大多数蜡烛都是浸蜡蜡烛。这种款式的蜡烛可以追溯到古罗马时代。蜡的中心穿过一根烛芯,烛芯通常由棉花或其他能很好地吸收液体的材料制成。那么这两种材料是如何结合在一起帮助蜡烛稳定燃烧的呢?


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点燃的蜡烛可能看起来很简单,但它实际上是导致燃烧的多步骤过程的一个例子——以及你看到的发光火焰。燃烧是化学反应的结果,其中氧气与被燃烧的物质发生反应。蜡烛中的可燃物质——或燃料——是蜡。但在蜡成为燃料之前,它首先需要变得足够热。要启动加热过程,您首先需要使用其他火源(例如火柴)点燃烛芯。随着烛芯燃烧,火焰的热量会融化烛芯周围的蜡。由于烛芯具有吸收性,它会将液态蜡吸入烛芯并向上吸入火焰。一旦液态蜡变得足够热,它就会从液体变成气体。然后,热气体会与空气中的氧气发生反应并燃烧,从而产生我们看到的蜡烛火焰。这意味着蜡烛火焰实际上是由燃烧的蜡气(或蒸汽)产生的,而不是由烛芯本身或固体甚至液体蜡产生的。

点燃蜡烛后,它起初可能会闪烁或发出嘶嘶声,但随后通常会燃烧得相当稳定。随着蜡蒸气火焰的热量融化更多的固体蜡,它会为火焰燃烧产生更多的燃料。蜡烛只有在蜡或氧气耗尽时,或被吹灭时才会熄灭。蜡烛熄灭后,您实际上可以看到蜡蒸气以白色烟雾的形式逸出。如果你把火柴伸到烟雾中,蜡烛会再次着火——甚至不用接触烛芯!不相信吗?那就试试这个活动,亲眼看看!

材料

  • 成人助手

  • 几根小的、细的生日蜡烛

  • 火柴或打火机

  • 湿沙(或其他不可燃物质来支撑你的蜡烛——你也可以用蛋糕或纸杯蛋糕!)

  • 盛放湿沙或其他蜡烛支撑物质的盘子或碗

  • 防火工作区

  • 吸管

  • 装满水的碗或灭火器

准备

  • 将你的材料带到防火工作区。

  • 在进行此活动时,请确保有成人助手帮助你。

  • 在整个活动过程中,请将一碗水或灭火器放在附近,以防万一需要它。

  • 在盘子或碗中准备好湿沙或其他不可燃基底材料。

  • 将一根蜡烛竖立在湿沙或其他材料中,将其包裹在蜡烛底座周围,以确保其牢固。

步骤

  • 在成人的帮助下,点燃一根火柴。将火焰靠近蜡烛的烛芯,但不要用火焰触摸烛芯。你观察到什么?蜡烛会点燃吗?

  • 接下来,用火柴的火焰触摸蜡烛的烛芯。在那里停留大约一秒钟。当用火焰触摸烛芯时会发生什么?如果烛芯没有点燃,现在点燃它。

  • 观察蜡烛燃烧几秒钟。你能描述一下火焰吗?它看起来怎么样?

  • 吹灭蜡烛,观察发生了什么。你看到有白色的烟雾从烛芯中逸出吗?

  • 再次点燃蜡烛,然后点燃另一根火柴。当火柴仍在燃烧时,吹灭蜡烛。然后立即将火柴的火焰伸入吹灭的蜡烛的白色烟雾中,靠近烛芯但不接触它。会发生什么?蜡烛会再次点燃吗?为什么会或为什么不会?

  • 吹灭正在燃烧的蜡烛。现在将两根蜡烛并排竖立在你的湿沙(或其他材料)中,使其牢固且不会倒下。它们应该几乎彼此接触。用火柴点燃两根蜡烛。

  • 当两根蜡烛都在燃烧时,将吸管的末端指向其中一个火焰。吹吸管以熄灭其中一个火焰。另一根蜡烛应继续燃烧。熄灭其中一根蜡烛后会发生什么?你能解释一下你的观察结果吗?

  • 重复此步骤几次。你总是得到相同的结果吗?你能从你的观察中判断出蜡烛的哪一部分正在燃烧吗?为什么?

  • 额外: 将三根或更多蜡烛并排摆放。用吸管吹灭其中一根蜡烛,但让其他蜡烛继续燃烧。熄灭的蜡烛会发生什么?然后吹灭两根蜡烛,但让一根蜡烛继续燃烧。你能看到火焰从一根蜡烛跳到另一根蜡烛吗?

  • 额外: 尝试用石蜡或蜂蜡制成的蜡烛进行活动。你使用这些材料也能得到相同的结果吗?

  • 额外: 更详细地观察蜡烛的火焰。你能看到火焰有不同的颜色吗?做你自己的研究,找出为什么会有不同的颜色。你能找出火焰的哪一部分最热或最冷吗?

观察和结果
你能让蜡烛的火焰从一根蜡烛跳到另一根蜡烛吗?第一次点燃蜡烛时,你很可能必须用火柴的火焰接触烛芯。这会使烛芯着火,从而启动燃烧反应。烛芯周围的蜡开始融化,并且是在火焰内部由此液态蜡产生蒸气。蜡蒸气开始燃烧并产生你看到的稳定的蜡烛火焰。当你吹灭蜡烛时,你应该看到有白烟从烛芯上升到空中。这是蜡蒸气,当它在较冷的空气中凝结成小的液滴时,它会变得可见。

如果你用另一团火焰接触蜡蒸气(白烟),蜡烛应该会立即再次点燃。这次你甚至不必触摸烛芯或蜡烛的另一部分。点燃蒸气足以使蜡烛再次燃烧。当您将两根或多根蜡烛并排放置并吹灭其中一根蜡烛时,正在燃烧的蜡烛的火焰应该会重新点燃熄灭的蜡烛的蜡蒸气。你可能已经意识到,当蜡烛离燃烧的蜡烛如此之近时,要让蜡烛保持熄灭状态实际上是相当困难的。它会再次点燃,因为被吹灭的蜡烛的蜡蒸气正在接触剩余的蜡烛火焰。你最终看到的是蜡烛火焰从一根蜡烛跳到另一根蜡烛!

清理
在实验结束时,请确保熄灭所有蜡烛。一旦火柴冷却下来,你就可以将它们扔进普通的垃圾桶。清理你的工作区,用肥皂和水洗手。

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此活动由科学伙伴合作推出

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