專利名稱：探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種研究裝置，尤其涉及一種探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置。
背景技術(shù)：
多年來在小學(xué)科學(xué)(自然常識(shí))教科書與許多科普書籍上有一個(gè)傳統(tǒng)而經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)叫“蠟燭喝水”:將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在一個(gè)盛有水的水槽中，再將一個(gè)透明杯倒扣在蠟燭上，待幾十秒鐘后蠟燭會(huì)熄滅，在數(shù)秒鐘后杯內(nèi)水平面會(huì)上升至透明杯容量的五分之一處。這個(gè)實(shí)驗(yàn)用來驗(yàn)證空氣中有五分之一是氧氣，蠟燭燃燒會(huì)使氧氣耗盡，所以水位會(huì)上升填補(bǔ)這些空間。但是，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，蠟燭燃燒雖然會(huì)使氧氣消失，但同時(shí)會(huì)生成二氧化碳，后者也占有同樣大的體積，所以以上解釋是有問題的。也有人提出二氧化碳會(huì)溶解在水中，是這個(gè)原因嗎？

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種研究裝置，來探究杯中的蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，其中，包括水槽、量杯、溫度傳感器、導(dǎo)線、溫度計(jì)，所述量杯倒扣在水槽中，所述溫度傳感器位于量杯內(nèi)，并通過一條導(dǎo)線與水槽外的溫度計(jì)連接。上述的探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，其中，所述量杯的容積為1000 10000毫升。一種探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，其中，包括大容積的窄口玻璃瓶、水槽、金屬棒、蠟燭，所述窄口玻璃瓶倒扣在水槽中，所述金屬棒位于窄口玻璃瓶內(nèi)，并固定在水槽上，所述蠟燭固定在金屬棒上。因此，本實(shí)用新型的探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，對(duì)課本上的解釋提出質(zhì)疑，進(jìn)而進(jìn)行探究，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，易于操作，適宜作為科學(xué)研究的常用器具。

圖1是教科書上“蠟燭喝水”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖2是本實(shí)用新型的采用大容積的窄口玻璃瓶來探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置。圖3是本實(shí)用新型探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置作詳細(xì)說明。本實(shí)用新型是探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，假設(shè)原因:杯內(nèi)水位上升是因?yàn)橄灎T燃燒使杯內(nèi)空氣溫度上升，從而使空氣體積擴(kuò)大，密度變小，同時(shí)在高溫下水蒸汽含量會(huì)變多，在蠟燭火焰熄滅后，一方面杯內(nèi)空氣溫度下降后會(huì)密度變大，同時(shí)空氣中水蒸汽會(huì)冷凝成蒸餾水，從而使杯內(nèi)空氣體積變小，使杯內(nèi)水位上升。請(qǐng)參見圖1，在蠟燭燃燒過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)杯內(nèi)不斷有氣泡冒出。這說明杯內(nèi)空氣在加熱過程中體積在膨脹。在火焰熄滅后的十秒鐘內(nèi)開始發(fā)生水位上升現(xiàn)象，而且杯內(nèi)水位迅速上升，在5秒鐘內(nèi)結(jié)束上升。二氧化碳不可能在這么短的時(shí)間內(nèi)迅速溶解在水中。用圖1的裝置做兩個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn):(I)用含酒精的棉花取代蠟燭進(jìn)行燃燒，發(fā)現(xiàn)杯內(nèi)水位上升更高，甚至可到達(dá)杯容積的三分之一處，如果用空氣中有五分之一氧氣來解釋就有矛盾了。認(rèn)為有二個(gè)原因:一是燃燒溫度更高，空氣密度更小了 ；二是可發(fā)現(xiàn)杯內(nèi)壁上會(huì)生成許多小水珠，這是因?yàn)榫凭紵髸?huì)生成水蒸汽，使熱空氣中的水蒸汽含量更多。(2)用油取代水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是油液位仍上升至五分之一處，因?yàn)槎趸疾粫?huì)溶解在油中，可排除是二氧化碳溶解在水中這個(gè)可能性。為了驗(yàn)證假設(shè)的原因是否正確，就要降低杯內(nèi)溫度上升對(duì)空氣體積的影響，請(qǐng)參見圖2，包括大容積的窄口玻璃瓶1、水槽2、金屬棒3、蠟燭4，所述窄口玻璃瓶I倒扣在水槽2中，所述金屬棒3位于窄口玻璃瓶I內(nèi)，并固定在水槽2上，所述蠟燭4固定在金屬棒3上。采用體積盡量大的玻璃瓶和火焰盡量小的蠟燭，甚至可用蚊香取代蠟燭，這樣既可使杯內(nèi)蠟燭燃燒，消耗氧氣生成 二氧化碳，又可使杯內(nèi)溫度不上升，觀察杯內(nèi)水位是否上升，用反證法驗(yàn)證水位上升原因不是失去氧氣而是熱空氣體積膨脹。這樣用半個(gè)小時(shí)進(jìn)行燃燒，杯壁與杯內(nèi)溫度上升僅有幾攝氏度，結(jié)果可發(fā)現(xiàn)杯內(nèi)水位幾乎不上升。進(jìn)行進(jìn)一步的探究，請(qǐng)參見圖3，包括水槽5、量杯6、溫度傳感器7、導(dǎo)線8、溫度計(jì)9,所述量杯6倒扣在水槽5中,所述溫度傳感器7位于量杯6內(nèi)，并通過一條導(dǎo)線8與水槽5外的溫度計(jì)9連接。使用此裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):(I)其它條件相同，采用容積為100(Γ10000毫升的量杯6進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并用溫度計(jì)9測(cè)量杯內(nèi)溫度，可發(fā)現(xiàn)，量杯6的容積越大，水位上升越?。凰簧仙龝r(shí)間發(fā)生在杯內(nèi)溫度為100 °c附近。(2)其它條件相同，采用不同大小的蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記下各自水位上升量，可發(fā)現(xiàn)，蠟燭越細(xì)，火焰越小，杯內(nèi)溫度上升越小，水位上升量越小。(3)其它條件相同，采用不同燃燒物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別采用蠟燭、酒精、白磷，會(huì)發(fā)現(xiàn)水位上升量不一樣大。說明燃燒中的水蒸汽量對(duì)水位上升值有很大影響。(4)用電加熱法取代燃燒:用一根電熱棒放在杯內(nèi)加熱，可發(fā)現(xiàn)不用燃燒，只要杯內(nèi)加熱后冷卻杯內(nèi)液位就會(huì)上升。以上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)的原因是正確的，即杯內(nèi)水位上升是因?yàn)橄灎T燃燒使杯內(nèi)空氣溫度上升，從而使空氣體積擴(kuò)大，密度變小，同時(shí)在高溫下水蒸汽含量會(huì)變多，在蠟燭火焰熄滅后，一方面杯內(nèi)空氣溫度下降后會(huì)密度變大，同時(shí)空氣中水蒸汽會(huì)冷凝成蒸餾水，從而使杯內(nèi)空氣體積變小，使杯內(nèi)水位上升。因此，本實(shí)用新型的探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，對(duì)課本上的解釋提出質(zhì)疑，進(jìn)而進(jìn)行探究，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，易于操作，適宜作為科學(xué)研究的常用器具。以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，其特征在于，包括水槽、量杯、溫度傳感器、導(dǎo)線、溫度計(jì)，所述量杯倒扣在水槽中，所述溫度傳感器位于量杯內(nèi)，并通過一條導(dǎo)線與水槽外的溫度計(jì)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，其特征在于，所述量杯的容積為ioocTioooo暈升。
3.一種探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，其特征在于，包括大容積的窄口玻璃瓶、水槽、金屬棒、蠟燭，所述窄口玻璃瓶倒扣在水槽中，所述金屬棒位于窄口玻璃瓶內(nèi)，并固定在水槽上，所述蠟燭固定在金屬棒上。
專利摘要一種探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，包括水槽、量杯、溫度傳感器、導(dǎo)線、溫度計(jì)，所述量杯倒扣在水槽中，所述溫度傳感器位于量杯內(nèi)，并通過一條導(dǎo)線與水槽外的溫度計(jì)連接；還包括大容積的窄口玻璃瓶、水槽、金屬棒、蠟燭，所述窄口玻璃瓶倒扣在水槽中，所述金屬棒位于窄口玻璃瓶內(nèi)，并固定在水槽上，所述蠟燭固定在金屬棒上。本實(shí)用新型的探究杯中蠟燭熄滅后杯內(nèi)水位上升的原因的裝置，對(duì)課本上的解釋提出質(zhì)疑，進(jìn)而進(jìn)行探究，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，易于操作，適宜作為科學(xué)研究的常用器具。
文檔編號(hào)G09B23/06GK203165292SQ20122072803
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者符得得, 黃曾新 申請(qǐng)人:上海市市西初級(jí)中學(xué)