by 
Με αφορμή την ανάρτηση του Παναγιώτη Κουτσομπόγερα:
καλό θα ήταν να δίναμε μια ερμηνείαςτου πειράματος που δείχνει το παρακάτω βίντεο:
Κατά την καύση του κεριού αντιδρά το οξυγόνο που βρίσκεται μέσα στο ποτήρι ,αλλά τη θέση του παίρνει το CO2 ,οι υδρατμοί και κάποια άλλα αέρια που εξαρτώνται από την τέλεια/ατελή καύση της παραφίνης.
Το θέμα είναι κατά πόσο δικαιολογείται η αρκετά μεγάλη ανύψωση του νερού μέσα στο ποτήρι κατά τη διάρκεια της καύσης.
Για τους υδρατμούς μπορούμε να πούμε ότι υγροποιούνται. Για το CO2 επίσης ότι ένα μέρος του διαλύεται στο νερό.
Αν ισχύουν όλα αυτά που είπα, η απορία μου είναι πότε “προλαβαίνει” και διαλύεται το διοξείδιο του άνθρακα στο νερό;; Τόσο “γρήγορο” είναι; 
Πάω να το κάνω με κεράκι -ρεσώ.
χαχα!!!! Ok!!!!!
Έχω κάνει μια ανάλυση από αυτά που έχω συνειδητοποιήσει μέχρι τώρα, επιστρέφω σε λίγο…
Δεκτές όλες οι παρατηρήσεις σας!!
Κατερίνα κατάλαβα …
Λοιπόν με ρεσώ και σωλήνα όπως περιέγραψα προηγουμένως (διαμέτρου 3,5cm) ανεβαίνει 3cm.
Με ρεσώ και ποτήρι που εσύ είπες (διαμέτρου 6,5cm) ,πράγματι έχεις δίκιο ,ελάχιστη ανύψωση μόλις παρατηρήσιμη και η πλάκα είναι ότι και με το γκαζάκι πάλι το ίδιο …αν η πρεσβυωπία μου δεν με εκθέτει.
Ας βγουν συμπεράσματα.
Υ.Γ. Είναι λίγο άχαρη η περιγραφή πειραμάτων με γράμματα …θα αρχίσουμε προβλέπω τις σκηνοθεσίες
Καλά
για την παλιά παρέα δεν χρειάζεται να πω κάτι …
αλλά για την Κατερίνα !!…
νομίζω ένα ΜΠΡΑΒΟ είναι το λιγότερο …
Μάλλον το έχει το …"μικρόβιο" από παλιά … απλά δεν την ξέραμε
Σε ευχαριστώ Δημήτρη!!
ΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Όταν τοποθετούμε το δοχείο πάνω από το κερί, λόγω καύσης η θερμοκρασία ανεβαίνει και ταυτόχρονα παράγεται διοξείδιο του άνθρακα μικρότερου όγκου από τον όγκο του οξυγόνου που αντιδρά.
Η χημική αντίδραση της παραφίνης που θεωρούμε ότι αποτελεί την κύρια ουσία του κεριού
αν ν=20 είναι:
2C20H42 + 61O2 →40CO2 + 42H2O
(Για τα κεριά ν≥20)
Παράγονται επίσης και υδρατμοί οι οποίοι όταν έρχονται σε επαφή με τα τοιχώματα του δοχείου αρχίζουν σταδιακά να υγροποιούνται. Επειδή όμως στην αρχή η θερμοκρασία είναι μεγάλη, η υγροποίηση αυτή γίνεται με αργό ρυθμό. Συνολικά όμως ο όγκος των αερίων προϊόντων μετά την υγροποίηση κάποιας ποσότητας υδρατμών είναι μικρότερος από τον όγκο του οξυγόνου που αντιδρά. Γι’ αυτό βλέπουμε στην αρχή μια αργή άνοδο της στάθμης του νερού.
Η άνοδος αυτή της στάθμης θα ήταν πιο εμφανής από την αρχή, αν δεν είχαμε διαστολή του αέρα λόγω υψηλής θερμοκρασίας. Άρα το φυσικό φαινόμενο που επηρεάζει τον ρυθμό με τον οποίο ανέρχεται το νερό στο δοχείο είναι το φαινόμενο διαστολής του αέρα εντός του δοχείου λόγω υψηλής θερμοκρασίας.
Όταν αντιδρά κάποια ποσότητα οξυγόνου, φτάνει ένα σημείο κατά το οποίο το ποσοστό οξυγόνου στο δοχείο δεν μπορεί να συντηρήσει την καύση και το κερί αρχίζει σιγά-σιγά να σβήνει. Ταυτόχρονα, λόγω έλλειψης οξυγόνου, η καύση τώρα γίνεται ατελής και παράγεται μονοξείδιο του άνθρακα και αιθάλη η οποία δεν συνεισφέρει καθόλου στην ποσότητα των αερίων των προϊόντων. Επίσης, όταν σβήσει η φλόγα και κατέβει αισθητά η θερμοκρασία οι υδρατμοί υγροποιούνται με πιο γρήγορο ρυθμό και βλέπουμε απότομη άνοδο της στάθμης του νερού.
Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται, επειδή έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το οξυγόνο κατέρχεται και ένα μικρό ποσοστό του διαλύεται στο νερό. Το ποσοστό αυτό είναι μικρό γιατί μπορεί μεν η διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα μέσα στο νερό να είναι μεγάλη, όμως για να μπορέσει να διαλυθεί αρκετά πρέπει να διοχετευτεί με πίεση μέσα στο νερό και όχι απλά να έρθει σε επαφή με αυτό.
Αν η φλόγα του κεριού είναι έντονη ή διαθέτουμε περισσότερα του ενός κεριά, η αντίδραση της καύσης της παραφίνης αλλά και του φυτιλιού του κεριού γίνεται σε μεγαλύτερο βαθμό, καταναλώνεται περισσότερο οξυγόνο και η ανύψωση της στάθμης είναι μεγαλύτερη.
Η ανύψωση της στάθμης εξαρτάται και από τον αριθμό ατόμων άνθρακα στο μόριο της παραφίνης από την οποία αποτελείται κυρίως το κερί, καθώς και από τις άλλες πρόσθετες ουσίες που τυχόν περιέχει.
Δευτερεύοντες τυχαίοι παράγοντες
Κατά την τοποθέτηση του δοχείου πάνω από το κερί μπορεί να εξέλθει αέρας από το δοχείο και να παρατηρήσουμε φυσαλίδες, αλλά αυτό δεν παίζει τόσο σημαντικό ρόλο.
Αν τοποθετήσουμε το δοχείο με τέτοιο τρόπο ώστε να πετύχουμε τη μέγιστη δυνατή ποσότητα εγκλωβισμένου αέρα στο δοχείο, τότε, λόγω μεγαλύτερης ποσότητας οξυγόνου, η άνοδος της στάθμης του νερού θα είναι μεγαλύτερη.
Η θέρμανση του αέρα εντός του δοχείου κατά την τοποθέτησή του δεν παίζει κάποιο καθοριστικό ρόλο, αφού είναι πολύ μικρή, τη στιγμή που προκαλείται από ένα κεράκι.
Παρατήρηση:
Στα αέρια που βρίσκονται μέσα στο δοχείο περιλαμβάνονται:
CO2, CO, H2O και Ο2 που δεν αντέδρασε, άκαυστη αέρια παραφίνη και κάποια ίσως κάποια άλλα προϊόντα που έχουν σχέση με την αρχική σύσταση του κεριού.
Υ.Γ.
Στα τελικά αέρια βέβαια είναι και το άζωτο…το οποίο ήταν απλός θεατής!!
Να συμπληρώσω επίσης:
Το διοξείδιο του άνθρακα έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από τα υπόλοιπα αέρια, γι' αυτό συγκεντρώνεται περισσότερο στο κάτω μέρος του δοχείου, έτσι έχει ίσως μεγαλύτερη πιθανότητα να διαλυθεί λίγο στο νερό.
Κατερίνα χρόνια πολλά!
Θέλω να σ’ ευχαριστήσω γιατί με αφορμή την επίκαιρη ανάρτησή σου άναψαν σε πολλά σπίτια χριστουγεννιάτικα ρεσώ και έδωσαν λάμψη στον πιο αδικημένο εορταστικά χώρο του σπιτιού, δηλαδή την κουζίνα.
Η περιγραφή που προτείνω, δεν αμφισβητεί κανένα από τα βασικά στοιχεία της ερμηνείας σου. Εστιάζει απλά σε κάποιες διαδικασίες.
1.η καύση στον κλειστό χώρο της δραστηριότητας δημιουργεί περισσότερα γραμμομόρια θερμότερων ως προς το περιβάλλον καυσαερίων από εκείνα του καταναλισκόμενου οξυγόνου. Η αύξηση των γραμμομορίων των αερίων της καύσης δημιουργεί υπερπίεση στο εσωτερικό του δοχείου, γι’ αυτό αρχικά παρατηρείται κάθοδος της στάθμης του νερού-και του ρεσώ.
2.Τα θερμά καυσαέρια (νερό + διοξείδιο), λόγω μεγαλύτερων μερικών πιέσεων ανεβαίνουν στα υψηλότερα τμήματα του δοχείου, όσο διαρκεί η καύση, εκτοπίζοντας τα υπόλοιπα αέρια (οξυγόνο και άζωτο). Αυτή η διαδικασία, τα φέρνει σε επαφή με τα πιο απομακρυσμένα ως προς τη φλόγα τμήματα του δοχείου και οδηγεί στην υγροποίηση των υδρατμών και στην ψύξη του διοξειδίου. Στο πάνω και στα άνω πλευρικά τμήματα του δοχείου παρατηρούνται εμφανείς εστίες υγροποίησης, ενώ η φλόγα καίει.
Τα αντιπαρατιθέμενα φαινόμενα είναι
στα ψηλά, η υγροποίηση των υδρατμών και η ελάττωση της κινητικής ενέργειας του διοξειδίου που βρέθηκε εκεί, και αιτιολογούν ελάττωση της πίεσης,
στην περιοχή της φλόγας η συνεχιζόμενη καύση συνεισφέρει στην επί πλέον αύξηση του αριθμού των γραμμομορίων μέσα στο δοχείο, και αιτιολογεί αύξηση της πίεσης.
Επομένως, ως κρίσιμους αντιτιθέμενους παράγοντες αναγνωρίζω τον ρυθμό παραγωγής υδρατμών και διοξειδίου και ελάττωσης του οξυγόνου (Π1) και τον ρυθμό υγροποίησης των ατμών και της ψύξης του διοξειδίου (Π2). Όταν επικρατεί ο Π1 στα αέρια του δοχείου επικρατεί υπερπίεση (κάθοδος της στάθμης), ενώ όταν επικρατεί ο Π2 επικρατεί υποπίεση (άνοδος της στάθμης).
Στις περισσότερες δοκιμασίες που όλοι πραγματοποιήσαμε, η άνοδος ξεκινά πριν σβήσει η φλόγα, δηλαδή όταν δρουν ταυτόχρονα και οι δύο παράγοντες. Εξαίρεση αποτελεί η καύση με ένα ρεσώ στο 12λιτρο δοχείο, όπου η άνοδος καθυστέρησε 13min και σηματοδοτήθηκε με το σβήσιμο της φλόγας, δηλαδή με το τέλος της καύσης. Αντίθετα, η καύση με οινόπνευμα σε ποτήρι, ενεργοποιεί τον Π1 έναντι του Π2, και έτσι α)υπάρχει και το ενδεχόμενο της εκτόνωσης που παρότι δημιουργεί υποπίεση και στιγμιαία άνοδο της στάθμης, που β)δεν αλλοιώνει τη σύσταση του παραμένοντος αέρα και η περεταίρω άνοδος της στάθμης θα ακολουθήσει την υπό ήπιες συνθήκες περιγραφείσα εξέλιξη.
3.Το διοξείδιο που ψύχθηκε στα ψηλά, αρχίζει να πέφτει. Δες τη φάση που πέφτει το διοξείδιο στη φωτογραφία, όπου δυο ρεσώ, το ένα χαμηλά, το άλλο ψηλότερα εδράζονται σε κρυστάλλινο πλατώ με νερό ενώ καλύπτονται με μαγειρικό σκεύος πυρέξ. Πρώτα – μη αναμενόμενα- σβήνει το πάνω και μετά το κάτω ρεσώ.
Το διοξείδιο που πέφτει, ενισχύει κοντά στη φλόγα συγκεντρώσεις απαγορευτικές για την καύση οπότε αυτή σταματά και ο παράγοντας Π1 (παραγωγή περισσότερων καυσαερίων έναντι του καιόμενου οξυγόνου) δεν υφίσταται. Η άνοδος της στάθμης εξελίσσεται με μεγαλύτερους ρυθμούς αφού επικρατεί μόνον ο Π2 μέχρι να υπάρξει θερμική ισορροπία με το περιβάλλον, οπότε μηδενίζεται και ο Π2 και η στάθμη σταματά να ανεβαίνει.
Η προηγούμενη περιγραφή με τους παράγοντες Π1 (Χημεία) και Π2 (υγροποίηση + ψύξη/ κάθοδος διοξειδίου – Φυσική ),
στην πρώτη φάση, δηλαδή κατά την εκκίνηση της καύσης σε κλειστό περιβάλλον και την κάθοδο της στάθμης, έχει ως κυρίαρχο παράγοντα τον Π1 (Χημεία),
στη δεύτερη φάση, δηλαδή όταν σταματά η κάθοδος/ ξεκινά η άνοδος της στάθμης, έχει εξισορρόπηση των Π1 – Π2,
ενώ την άνοδο της στάθμης μέχρι την τελική κατάσταση, τη σηματοδοτεί η νίκης της Φυσικής με την κάθοδο του διοξειδίου (Π2), έναντι της καύσης που σταματά (Χημεία-Π1).
Το πλέον αδύνατο σημείο αυτής της περιγραφής είναι το ενδεχόμενο να είναι ακριβής,
αφού θα αποτελέσει επιχείρημα υπέρ της ενοποιημένης διδασκαλίας των δύο κλάδων της επιστήμης.
Γιώργο, χρόνια πολλά κι από μένα!!
Με έκανες και ξανάκανα το πείραμα…αυτή τη φορά με το ρεσώ να επιπλέει στην αρχή.
Σε αυτό που είχα κάνει το είχα τοποθετήσει πάνω σε ένα ποτηράκι. Θα μπορούσε κάποιος να το κάνει και με ένα πιο ψηλό κερί που να το έχει στερεώσει κάτω με πλαστελίνη. Στις περιπτώσεις αυτές δεν μπορείς βέβαια να παρατηρήσεις κάθοδο του κεριού, γι'αυτό εγώ δεν παρατήρησα τίποτα και δεν το ανέφερα. Όταν το ξαναέκανα όμως όπως είπες εσύ, το παρατήρησα κι εγώ ότι στην αρχή έχουμε κάθοδο της στάθμης του κεριού και του ρεσώ. Αυτό είναι πάρα πολύ ενδιαφέρον γιατί έτσι ίσως φαίνεται και ο μεγαλύτερος αρχικά όγκος των προϊόντων της καύσης. Βέβαια, δεν ξέρω μήπως στην αρχική κάθοδο της στάθμης παίζει ρόλο και το ότι ο αέρας μέσα στο δοχείο πιέζει το νερό με το οποίο έρχεται σε επαφή, κάτι που το κάνει ούτως ή άλλως κάθε φορά που βάζουμε ανάποδα ένα άδειο ποτήρι σε ένα δοχείο με νερό. Αν θέλεις κάνε το ίδιο πείραμα με το κερί σβηστό από την αρχή αυτή τη φορά και πες μου αν παρατήρησες κάθοδο της στάθμης. Σου βάζω δουλειά για τα Χριστούγεννα όπως βλέπεις.
Κατά τα άλλα, πολύ διαφωτιστική η περιγραφή σου.
Σε ευχαριστώ για το αναλυτικό σχόλιό σου.
Ελπίζω βέβαια να μη θεωρηθούμε υπεύθυνοι για την ενοποίηση των Φυσικών Επιστημών και βρούμε τον μπελά μας στο τέλος…
Να είσαι καλά και να περάσεις όμορφα, φωτεινά Χριστούγεννα!!
Κατερίνα διερωτάσαι:
«βέβαια, δεν ξέρω μήπως στην αρχική κάθοδο της στάθμης παίζει ρόλο και το ότι ο αέρας μέσα στο δοχείο πιέζει το νερό με το οποίο έρχεται σε επαφή, κάτι που το κάνει ούτως ή άλλως κάθε φορά που βάζουμε ανάποδα ένα άδειο ποτήρι σε ένα δοχείο με νερό».
Η προτροπή σου με διευκολύνει να εντάξω το φαινόμενο που ορθά διαπίστωσες, δηλαδή την δημιουργία υπερπίεσης πριν την καύση μαζύ με το συζυγές του που λόγω θέρμανσης δημιουργείται υποπίεση (η βεντούζα του Παντελεήμονα) σε αυτό που λέμε αρχικές συνθήκες του φαινομένου.
Και οι δυο περιπτώσεις αποτελούν οριακές συνθήκες πριν την εξέλιξη της καύσης και διαμορφώνουν αρχική υπερπίεση ή υποπίεση σε σχέση με την ατμοσφαιρική, με την οποία τυπικά υποθέτουμε ότι αρχίζει η καύση. Οι διαμόρφωση των αρχικών συνθηκών αποτελεί χωράφι της Φυσικής. Στη συνέχεια, για την περιγραφή απαιτούνται συνδυασμένοι χημικοί και φυσικοί μηχανισμοί.
Πιθανόν να διευκολύνει η επισήμανση ότι ο μηχανισμός που περιέγραψα, αποδίδει διαφορετικό ρόλο στο διοξείδιο απ’ αυτόν που αρχικά διερωτόμουν, αν δηλαδή διαλύεται ικανοποιητικά στο νερό. Η συμπεριφορά του διοξειδίου αποτελεί με την ανοδική και καθοδική του κίνηση, τον παράγοντα τερματισμού της καύσης, αφήνοντας τον υγροποιημένο ατμό ως μόνο παράγοντα δημιουργίας υποπίεσης και ανόδου της στάθμης του νερού, αφού έχουν σταματήσει μετά την καύση να αυξάνουν τα γραμμομόρια.
Έτσι, αποφεύγουμε τον ισχυρισμό πώς σταματά η καύση, “επειδή τελείωσε το οξυγόνο”. Οξυγόνο συνεχίζει να υπάρχει στο χώρο, αλλά δεν έχει αναλογία ως προς το διοξείδιο ικανή για να συνεχίσει η καύση.
Συμφωνώ
Καλημέρα Κατερίνα, καλημέρα Γιώργο. Οι τελευταίοι των Μοϊκανών!
Διάβασα τις "συνόψεις συμπερασμάτων" που κάνατε, με βρίσκουν σύμφωνο, απλά να τονίσω το σημείο, που μέχρι τώρα δεν είδα να επισημαίνεται από άλλον.
Είναι του Γιώργου:
"Η συμπεριφορά του διοξειδίου αποτελεί με την ανοδική και καθοδική του κίνηση, τον παράγοντα τερματισμού της καύσης, αφήνοντας τον υγροποιημένο ατμό ως μόνο παράγοντα δημιουργίας υποπίεσης και ανόδου της στάθμης του νερού, αφού έχουν σταματήσει μετά την καύση να αυξάνουν τα γραμμομόρια.
Έτσι, αποφεύγουμε τον ισχυρισμό πώς σταματά η καύση, “επειδή τελείωσε το οξυγόνο”. "
Νομίζω ότι είναι ένα συμπέρασμα που πρέπει να κρατήσουμε και την επόμενη φορά, τέρμα τα κεράκια ρεσώ
Κλέβουμε ένα μεγάλο από την εκκλησία
Χρόνια πολλά.
Διονύση,
Με βρίσκει απόλυτα σύμφωνη η πρόταση:
" Έτσι, αποφεύγουμε τον ισχυρισμό πως σταματά η καύση, επειδή τελείωσε το οξυγόνο"
Όπως επεσήμανα και στα δικά μου συμπεράσματα :
"Όταν αντιδρά κάποια ποσότητα οξυγόνου, φτάνει ένα σημείο κατά το οποίο το ποσοστό οξυγόνου στο δοχείο δεν μπορεί να συντηρήσει την καύση και το κερί αρχίζει σιγά-σιγά να σβήνει."
Η παρουσία λοιπόν του διοξειδίου του άνθρακα, επομένως η μείωση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο, φέρνουν σαν αποτέλεσμα το σβήσιμο του κεριού.
Είναι λάθος αυτό που λέγεται συνήθως ότι καταναλώνεται όλο το οξυγόνο.
Παραμονή Χριστουγέννων σήμερα, εύχομαι να ανάψουν πολλά κεράκια για να δημιουργήσουν, αυτή τη φορά, όμορφη χριστουγεννιάτικη ατμόσφαιρα!!