Utopená svíčka

Pokus číslo: 1904

  • Cíl pokusu

    Pokus, ve kterém budeme pozorovat teplotní roztažnost vzduchu a změny tlaku v uzavřené nádobě.

  • Pomůcky

    Svíčka, zápalky, sklenice, talíř či mělká miska s vodou, barvivo.

  • Postup

    Na dno talíře položíme svíčku a nalijeme do něj vodu. Zapálíme svíčku a přikryjeme ji sklenicí.

  • Vzorový výsledek

    Zprvu začnou pod sklenicí unikat bubliny vzduchu. Po chvíli začne svíčka skomírat, až úplně zhasne. Během skomírání začne hladina vody ve sklenici stoupat a poté, co svíčka zhasne, vystoupí hladina viditelně nad úroveň talíře (obr. 1).

    Obr. 1: Vzestup hladiny po přiklopení svíčky sklenicí

    Pro lepší pozorování celého jevu byl pokus natočen i na video. Například bublinky unikající zpod sklenice na fotografii vidět nejsou, na videu je pozorovat můžeme – sledujte levou stranu vzdálenějšího okraje sklenice

  • Vysvětlení

    Při hoření se ve sklenici slučuje kyslík s uhlovodíky obsaženými ve svíčce a vzniká vodní pára a oxid uhličitý. Protože ale svíčka k hoření potřebuje kyslík a oxid uhličitý jí dusí, začne skomírat, až úplně zhasne.

    Vzduch uvnitř sklenice se díky plamenu svíčky zahřeje. Zahřátý vzduch zvětšuje svůj objem a utíká ven ze sklenice. Někdy můžeme pozorovat bublinky, které jsou důkazem toho, že vzduch uniká ze sklenice pryč.

    Jak svíčka skomírá, vzduch se už neudrží tak teplý, a když svíčka zhasne úplně, teplota vzduchu ve sklenici se rychle opět sníží. Jak vzduch chladne, ve sklenici klesá tlak. Tato změna je ihned vyrovnávána tím, že vzduch kolem sklenice, jehož tlak (atmosférický) se nezměnil, natlačí vodu dovnitř do sklenice. Tím se tlaky průběžně vyrovnávají.

    K celému ději přispívají i dva následující jevy:

    a) Jak vodní páry chladnou, kondenzují, tedy zmenšují svůj objem,
    b) Část vzniklého CO2 ve sklenici se rozpouští ve vodě.
  • Vysvětlení pro děti

    Vzduch uvnitř sklenice se díky plamenu svíčky zahřeje, „nafoukne se“ a část ho vybublá zpod sklenice ven.

    Vzduch pak nemůže zpět, brání mu totiž voda obklopující okraj sklenice. Svíčka ale k hoření potřebuje kyslík, začne tedy postupně skomírat, až úplně zhasne. Vzduch se přestane ohřívat, zchladne, smrskne se a vzduch okolo skleničky natlačí vodu dovnitř.

  • Technické poznámky

    Pokus je dobré provádět s obarvenou vodou, hladiny jsou pak lépe viditelné.

  • Metodické poznámky

    • Před přiklopením sklenice připravte děti na to, ať opravdu bedlivě sledují, co se bude dít. Jev je docela rychlý, a tak rozhodně není na škodu ho klidně několikrát zopakovat.

    • V některých zdrojích se můžeme setkat s vysvětlením, které zdůvodňuje vzestup hladiny ve sklenici tím, že část vzduchu ve sklenici nad svíčkou shoří a uvolní místo. Pozor, toto není pravda! Během hoření dochází ke spalování kyslíku (ne vzduchu!), čili jeho slučování s uhlovodíky obsaženými v materiálu svíčky. Vzniká tak oxid uhličitý a vodní páry, které samozřejmě také mají svůj objem. Vzduch tedy neshoří, neztratí se!

    • Se zařazením tohoto pokusu do pohádky o Dlouhém, Širokém a Bystrozrakém se můžete setkat v tomto materiálu.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od mateřské školy
Potřebné vybavení: proveditelné s jednoduchými pomůckami
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Pokus je zachycen na videu