بررسی رفتار شمع ها در مناطق شکست 19 دقیقه ای

یک جنبه مهم در تعلیم و تربیت درک "نحوه یادگیری دانشجویان" و نحوه ایجاد فضای کلاس است که دانشجویان به خوبی یاد می گیرند. اما تدریس پیچیده است. در حال حاضر مواد خود می تواند پیچیده باشد. گرفتن حقایق راست بیش از حد می تواند مهم باشد. این اغلب دلیل شکست های تربیتی است. اولین قدم این است که منابع را درست دریافت کنید. چگونه دانشجویان می توانند یاد بگیرند اگر منابع نادرست هستند?

ضمیمه: معادله شیمیایی برای ن عمومی

ما واکنش شیمیایی را ساده کرده ایم و 1 نفر را در بالا گرفته ایم. برای عمومی ن, متعادل سازی معادله شیمیایی

O2+ ایکس سیnH2 نیوتن + 2= وای سی ای2+ ز ه2 O

منجر به سیستم معادلات خطی می شود که دارای راه حل است ایکس = (4/(1+6 نیوتن), بله = 4 نیوتن/(1+6 نانومتر), ز = 2( 1+2 نانومتر)/(1+6 نانومتر). اینجاست که جبر خطی شروع می شود.

(1 + 3 نانومتر)2+ 2 سیnH2 نیوتن + 2= 2 نانومتر2+(2+2 نیوتن) ساعت2 O

برای بزرگ ن, بلکه است 1/3 بجای 1/2 از مقدار اکسیژن که مهم است. با 20 درصد اکسیژن موجود در هوا حدود 8 درصد از حجم هوا برداشته می شود. این به خوبی با تجربه ما در عکس ها نشان داده شده است که حدود 1/11 تا 1/12 هوا جایگزین شده است. برای پارافین (فتیله) مورد استفاده در شمع, نفر بزرگتر از است 20.

ضمیمه: معادله گاز ایده ال

از معادله تعادل می بینیم که دو مولکول اکسیژن با یک مولکول دی اکسید کربن جایگزین می شوند. از شرکت₂دارای یک اتم کربن بیشتر از ای₂, سنگین تر است. این معنا نیست که طول می کشد تا حجم بیشتر? به نظر می رسد که فقط تعداد ن مولکول ها مهم هستند. قانون مناسب گاز مربوط به فشار گاز پ, حجم پنجم, دما تی با تعداد مولکول ها ن به شرح زیر است

پ پنجم = ن ک تی

حرف ک ثابتی است به نام ثابت بولزمن. مانند هر قانون فیزیکی, این یک ایده پردازی و تقریب است اما برای تجربه مورد نظر به اندازه کافی دقیق است. در تجربه شمع فشار و درجه حرارت در ابتدا و انتها اساسا یکسان است. اما چون تعداد ن مولکول اکسیژن با ن/2 مولکول دی اکسید کربن جایگزین می شود حجم مربوطه نیز به نصف تقسیم می شود. پالایش قانون, معادله ون در والس همچنین شامل اندازه مولکول.

اضافه شده در 20 مارس 2011

جاناتان لاویان, که یک مقاله تحقیقاتی برای یک خردسال تحصیلی می نویسد, می نویسد:

بسیاری از مردم سعی می کنند مشکل فیزیک را تنها با استدلال دیگری توضیح دهند. گفته می شود که هوای گرم کمتری در جام جذب می شود. به عبارت دیگر فنجان حجم هوای کم چگالی را پوشش می دهد زیرا هوا در اطراف شمع گرم می شود. هنگامی که هوا سرد پس از شمع می رود, فشار تقریبا به طور کامل از خنک کننده با هوا کمتر متراکم کاهش می یابد. برخی ممکن است استدلال کنند که جنبه شیمیایی بسیار کم است زیرا سطح شیمیایی گاهی اوقات به یک سوم حجم افزایش می یابد اما در شرایط مناسب شیمی واکنش تنها می تواند حداکثر ده درصد افزایش سطح واکنش را تشکیل دهد. شما پیشنهاد می کنید که سطح اب تا یک دهم ارتفاع افزایش یابد اما در صورت استفاده از شمع های بیشتر می تواند بسیار بیشتر باشد. من قبول دارم که واکنش شیمیایی می تواند یک اثر دارند, اما چگونه می خواهید رتبه سهم هر یک از شما? یک اثر حداقل یا مهم تر? چگونه اندازه شمع یا ظرف بازی یک عامل?

من خودم چندین شمع را امتحان نکردم اما می توانم تصور کنم که می توان قسمت فیزیک را اینگونه تقویت کرد: اگر شمع های زیادی را می گرفتیم برای مدتی بسوزانیمش تا هوای اطرافش داغ شود و بعد ظرف را دورش قرار بدهیم قسمت فیزیک استدلال تقویت می شود. من می توانم تصور کنم که این می تواند قابل توجه باشد و شگفت زده نخواهد شد که سطح سطح را به 30 درصد افزایش دهد بدون اینکه با چیزی که در بالا گفته شد متناقض باشد. من خودم شمع ها را روشن کردم و بعد بلافاصله گذاشتم و منتظر نماندم تا هوای اطرافش داغ شود.

میتوان این کار را با یک منبع حرارتی دیگر انجام داد که از هیچ فرایند شیمیایی استفاده نمیکند. سپس بخش شیمی رد می شود و سهم فیزیک به تنهایی قابل اندازه گیری است. به طور کامل رد کردن پیش گرم کردن, یکی می تواند نور شمع از داخل ظرف. این کار باید با دقت انجام شود زیرا فندک های گازی ممکن است به عنوان مثال گاز و گرمای اضافی ایجاد کنند. فکر می کنم بهتر است شمع را روشن کنید و شمع را پایین بگذارید و بلافاصله پارچ را دور خود قرار دهید. پیش گرم شدن بیش از حد به این صورت مستثنی است.

اندازه پارچ قطعا یک اثر داشته باشد. اگر پارچ بیش از حد بزرگ است, سپس هر دو اثر فیزیک و همچنین شیمی کوچکتر خواهد بود به سادگی به دلیل تنها بخشی از اتاق را تحت تاثیر قرار. چیزی که من در مورد این تجربه دوست داشتم این است که با اجسام اندازه خانگی می توان مستقیما به موقعیتی رسید که تعادل بین فیزیک و شیمی در ابتدا برابر است. لغو اولیه اثرات مختلف چیزی است که تجربه را بسیار جالب و گیج کننده می کند.

اضافه شده در 26 سپتامبر 2011

پل مارتین از دانشکده معادن کلرادو با مهربانی به من در مورد این مقاله اطلاع داد حرکراتسا ذیندسا که بهترین نوشتاری است که در مورد این موضوع دیده ام. در اینجا یک نسخه محلی است که در 26 سپتامبر بازیابی شده است. بخش "چه اتفاقی در تجربه می افتد" تصویر بالا را تایید می کند. این برخی از اطلاعات اضافی مانند (1) که مونوکسید کربن کمی تولید می شود یا (2) که تقریبا تمام اکسیژن مورد استفاده قرار می گیرد یا (3) که جریان دایره ای درون شیشه اطمینان حاصل می کند که اکسیژن از بالا نیز استفاده می شود و (4) قبل از بستن شیشه روی شمع ممکن است مقداری هوا خارج شود. در متن همچنین (5) حباب ذکر شده است که در صورت عدم دقت ممکن است فرار کنند و (6) بخار می تواند روی شیشه میعان شود. نکته ظریف دیگر این است که (7) از طریق افزایش دما, هوا اشباع نشده می شود تا بخارات اضافی را در خود جای دهد. [به 4) با اطمینان از اینکه به محض روشن شدن شمع شیشه روی شیشه افتاده است می توان از این امر غافل شد یا جلوگیری کرد. به 5) این یک اشتباه عمده در بسیاری از توضیحات است. همانطور که در متن ذکر شده است اگر تجربه درست انجام شود هیچ حبابی وجود ندارد. متن بعدا می گوید "در صورت وجود". اگر بعضی از خوانندگان باید متوجه هر حباب در تجربه شمع, من دوست دارم در مورد این شنیدن. ] در اینجا یک بخش از مقاله دیندسا است:

چه در این تجربه اتفاق می افتد? وقتی شمع را مشتعل می کنیم هیدروکربن با اکسیژن (بیش از حد) واکنش می دهد و دی اکسید کربن تولید می کند. سوزاندن جریان هوا را تنظیم می کند که شکل گنبد را به شعله شمع می دهد و به احتراق کامل در پایین و سطح بیرونی شعله کمک می کند. هوای گرم و محصولات احتراق بالای شعله بالا می روند. به محض اینکه شیشه گاز روی شعله قرار می گیرد, گازهای داغی که به سمت بالا حرکت می کنند وارد شیشه می شوند و هوای داخل شیشه منبسط می شود و مقداری از هوا را از شیشه خارج می کند. این روند مورد توجه قرار نمی گیرد. به محض این که شیشه را لمس اب, سوزش در یک محیط بسته رخ می دهد. فشار دادن بیشتر شیشه به حفظ هوا در شیشه کمک می کند که کمیت کمتری نسبت به دمای اتاق و فشار دارد. اما به دلیل انبساط حرارتی فشار بیشتر از فشار اتمسفر است که با فشار حاصل از اب متعادل می شود. سوزاندن هیدروکربن در شیشه حدود 30 درصد بیشتر از مولکول های اکسیژن مصرفی در واکنش مولکول های دی اکسید کربن تولید می کند (به زیر عنوان مورد انتظار مراجعه کنید واکنش شیمیایی). افزایش گرما و تعداد مولکول ها باعث افزایش فشار در سمت به عنوان یک نتیجه اگر دقیق نیست برخی از حباب های گاز از شیشه فرار کنند. با گذشت زمان اکسیژن موجود در شیشه کاهش می یابد و شرایط سوختن تغییر می کند. سوزاندن تحت اکسیژن کاهش یافته ممکن است دی اکسید کربن تولید نکند بلکه مونوکسید کربن (بسیار کم). هنگامی که شمع خاموش می شود, درجه حرارت کاهش می یابد و همچنین کاهش فشار ناشی از تراکم بخار و کاهش مقدار هوا به دلیل انبساط حرارتی در طول فرایند قرار دادن شیشه روی شمع. وضعیت کلی کاهش فشار داخل شیشه در مقایسه با فشار اتمسفر است. از این رو, با وجود اب سنگین تر از هوا است, به داخل شیشه کشیده می شود. چقدر افزایش می یابد به عنوان یک نتیجه از حل شدن دی اکسید کربن? بسیار کمی عملا قابل اغماض در طول 30 - 40 دقایق, زمان تجربه معمولا طول می کشد برای انجام در یک وضعیت کلاس درس. اگر تعداد شمع ها در شیشه افزایش یابد گرمای تولید شده بیشتر است بنابراین احتمالا هوای بیشتری به دلیل انبساط حرارتی در حین قدم زدن شیشه از شیشه خارج می شود. بنابراین با شمع های بیشتر در شیشه افزایش می یابد. ماهیت و کمیت محصولات به ترکیب مواد شمع بستگی دارد. با این حال,nH2 نیوتن + 22 نیوتن + 22(ها) + (1.5 نیوتن+0.5) درجه2(گرم) = ن شرکت2(گرم)+(نفر + 1) ساعت4ای (گرم) برای نفر=1, دو مول اکسیژن با یک مول از کانال واکنش نشان می دهد2برای تولید سه مول مولکول محصول. با فرض اینکه منبع متان کنترل شده باشد و به محض خاموش شدن شعله متوقف شود در غیر این صورت انفجار رخ خواهد داد. تعداد مول های مولکول های محصول 1.50 برابر اکسیژن است. به عنوان نفر را افزایش می دهد, عامل چندگانه از کاهش می یابد 1.50 و روش 1.0 در نفر =? برای نفر 30 (موم پارافین معمولی) عامل 1.34 خواهد بود. درک کلی از تجربه این است که تمام اکسیژن مصرف نمی شود (من بعد از خاموش شدن شمع در لابراتوار ما با استفاده از فسفر زرد به حضور اکسیژن استراحت داده ام) و مصرف اکسیژن فضای خالی ایجاد نمی کند بلکه تعداد مولکول های محصول در شیشه نسبت به اکسیژن مصرفی افزایش می یابد. بنابراین باعث افزایش فشار کلی در شیشه می شود (به معادله بالا مراجعه کنید). علاوه بر این تعداد تقریبا برابر مولکول های شرکتOح 22تولید می شوند. افزایش سریع در شیشه پس از خاموش شدن شمع عمدتا به دلیل کاهش فشار در نتیجه کاهش مقدار هوا در شیشه به دلیل انبساط حرارتی در طی فرایند قرار دادن شیشه روی شمع ها است. میزان تراکم هوا به اختلاف دما بین دمای اولیه و نهایی هوا در شیشه بستگی دارد. بنابراین فشار بخار اشباع شده در ابتدای کار در نظر گرفته می شود. افزایش دما در هنگام سوزاندن شمع باعث می شود هوا اشباع نشده باشد تا بخارات اضافی را به ویژه به عنوان محصول سوزاندن تولید کند. کاهش دما در طول زمان پس از خاموش شدن شمع به دمای اولیه به متراکم شدن بخار کمک می کند. این تراکم فشار داخل شیشه را کاهش می دهد و به افزایش در شیشه کمک می کند. مقدار بخارات متراکم شده در طی یک تغییر کوچک دما که معمولا در این تجربه اتفاق می افتد ممکن است حتی کوچک باشد. مقدار شرکت

در 30-40 دقیقه که تجربه انجام می شود حداقل است.

1. اضافه شده در 20 نوامبر 2011
2. اول از همه خود شمع ها مقداری حجم می گیرند تا در تنظیم دوم هوای کمتری برای سوزاندن وجود داشته باشد. این باعث می شود که در راه اندازی دوم کمتر افزایش یابد. کمتر است نه بیشتر زیرا هوای کمتری برای سوزاندن وجود دارد. اگر شمع ها در مقایسه با ظرف نسبتا کوچک باشند این باید ناچیز باشد.
3. از شمع بیشتر خواهد شد تا حرارت هوا بیشتر, اثر انبساط اولیه می تواند سریع تر. بسته به تنظیمات امکان پذیر است که انبساط هوا به قدری زیاد باشد که ممکن است مقداری هوا فرار کند و منجر به افزایش سطح هوا شود. به طور کلی اگر شما باید ببینید هوا فرار از تجربه است که به خوبی طراحی شده است. اب بیشتری بگذارید تا هوا در اطراف مرز پارچ که به عنوان ظرف استفاده می کنید محکم شود.
4. ممکن است ابتدا شمع ها را روشن کنید و سپس با ظرف درپوش بزنید. هوای اطراف شمع ها ممکن است در ابتدا تا حدی از اکسیژن تخلیه شود. این اتفاق می افتد با شمع های بیشتر و حتی بیشتر. این اثر می تواند منجر به افزایش سطح کمتر در حالت دوم شود. چون بسیاری از هوا در ظرف هوا شما تا به حال در ابتدا در ظرف دوباره این غفلت می تواند.

اگر شمع کوچک و ظرف بزرگ, سپس شمع بیشتر حرارت تا هوا سریع تر از یک شمع. دیدن اثر یک شمع بسیار بیشتر طول خواهد کشید. علاوه بر این, هوا کاملا غیر قابل تراکم نیست. اگر این کار را در یک اتاق بزرگتر انجام دهید حتی اگر هوا تنگ باشد ممکن است اب بالا نرود زیرا سوزاندن تمام اکسیژن خیلی طول می کشد و هوا کمی منبسط می شود. سوزاندن یک شعله بزرگ در داخل اتاق کار را انجام می دهد. این استدلال می تواند منجر به افزایش بیشتر شمع ها شود.

اضافه شده در 23 ژانویه 20122سیمو تولوانان از هلسینکی با مهربانی مقاله ورا و ریویرا و نویز را در "علم و تحصیلات"به من اطلاع داد. این مقاله همه چیز را به خوبی توضیح می دهد و همچنین شامل تاریخچه و منابع زیادی است. این مقاله داستان را دوباره جالب می کند. این به داستان جذاب لاووازیه اشاره می کند که برای اولین بار فهمید که جرم کل در طی این فرایند تغییر نمی کند و متوجه شد که فقط کسری از اکسیژن قبل از خاموش شدن شمع با نشان دادن اینکه موش هنوز می تواند نفس بکشد واکنش نشان می دهد. نویسندگان مقاله همچنین تجربه می کنند تجربه شمع کلاسیک سازگار است که توسط هر کس دیگری دیده می شود و با محاسبات استوکیومتری مطابقت دارد. تجربیات فتیله مصنوعی تنها یک درصد افزایش را نشان می دهد. نویسندگان نتیجه می گیرند که حباب زدن و به دام انداختن هوای گرم عامل افزایش اب است. راه اندازی برای تجربه شمع و تجربیات فتیله مصنوعی بسیار متفاوت است. در حالت بعدی سوختن شمع شدید است و ظرف بسیار طولانی است. شرکت سنگین تر

(که احتراق در اولین لحظات تولید می کند) می تواند شمع را قبل از خروج اکسیژن از بین ببرد.

تجربه شمع با دقت انجام می شود به طوری که در ابتدا سطح اب داخل نزدیک به سطح اب خارج است.

• حباب که فرار کنند.
• اب: محاسبات استوکیومتری فوق فرض می کند که متراکم می شود. اگر درجه حرارت در شیشه بالا باشد این می تواند به شکل گاز باقی بماند و اثر را کاهش دهد.
• فرار اولیه هوا زیرا در ابتدا سطح اب نزدیک به پایین است گرمایش اولیه اثر قوی تری نسبت به تخلیه اکسیژن و افت سطح اب خواهد داشت و هوا از ظرف خارج می شود. این اتفاق می افتد به خصوص با فلش ظروف که گردن.₂سطح اکسیژن لاووازیه را ذکر کنید که نشان داد اکسیژن زیادی در واقع واکنش نمی دهد. اگر لاووازیه قادر به قرار دادن یک موش در داخل بود, سپس این بدان معنی است که ظروف خود را نسبتا بزرگ بود. ممکن است فقط ناحیه نزدیک به شمع توسط اکسیژن تخلیه شود و همرفت به اندازه کافی سریع نباشد تا قسمت قابل توجهی از اتاق هنوز با اکسیژن پر شود. همچنین₂حدود 1.5 برابر سنگین تر از هوا است و به زمین فرو می رود به طوری که قسمت بالای ظرف هنوز حاوی اکسیژن است. به خصوص در یک اتاق بزرگتر, این باید قابل توجه باشد. این امر همچنین می تواند در مواردی که پارچ باریک و بلند است مهم باشد. روشن شدن فتیله مصنوعی کاملا خشن است و می تواند همسایگی شمع را به سرعت از اکسیژن تخلیه کند. شمع می تواند بیرون برود زیرا شرکت
• در زیر انباشته شده و شمع را خفه می کند. سیلندر باریک نیز به جابجایی کمک نمی کند. تجربیات ناسا نشان می دهد که می توان حتی با 20 درصد سطح اکسیژن زنده ماند. این نشان می دهد که موش حتی اگر 80 درصد اکسیژن از بین برود می تواند زنده بماند. همچنین یک شمع داغ است و هوا را از پایین می مکد, درست در جایی که دی اکسید کربن جمع می شود. شمع می تواند خیلی زودتر در پایین یک اتاق بزرگ خاموش شود.

افزایش سطح بستگی به "ن" مورد استفاده در محاسبات استوکیومتری دارد. با پارافین های مختلف باید انتظار افزایش سطح مختلف را داشت.

اضافه شده در 5 فوریه 2013

اضافه شده در 21 ژانویه 2014

رابرت گاریستو افکار جالب زیر را ارسال کرد: این یک ساده سازی بسیار خوب است. این افسانه را که اکسیژن از بین می رود به خوبی خنثی می کند. دلیل اینکه اسطوره همچنان ادامه دارد زیرا افزایش میزان اکسیژن موجود در هوا مطابقت دارد. رابرت گاریستو دوباره: این باید به دما و رطوبت موجود در اتاق بستگی داشته باشد. اگر ما بر این باوریم حساب لاووازیه, در واقع می تواند باشد که همه چیز توازن بسیار از زمانی که به عنوان شرح انجام. این تجربه را بسیار جالب می کند. اثرات مختلفی وجود دارد که نقش دارند: فیزیکی مانند گرمایش و سرمایش موقت و همچنین تراکم و همچنین شیمیایی ناشی از واکنش پارافین با محاسبات تصادفی که بسته به نوع پارافین استفاده می شود. این تجربه به اندازه ظرف و دمای اطراف و رطوبت هوا و همچنین به تجربه کننده بستگی دارد (روشن کردن شمع و اجازه دادن به هوا در ابتدا به عنوان مثال از طریق حباب ها یا به دلیل انبساط هنگام خارج کردن روشن کننده).

اضافه شده در 30 مارس 2021

یک سوال از طریق ایمیل. من در زمان فرصت برای تبدیل فیلم های فلش در این صفحه با نسخه های اچ تی ام ال 5.