毛细现象对蜡烛燃烧的影响

毛细现象对蜡烛燃烧的影响 毛細現象對蠟燭燃燒的影響 一、研究動機: 上自然課時,大家都專心仔細的做報紙經由毛細現象將整張報紙沾溼的實驗時,突然有位同學就問老師:「生活上到底還有多少東西有毛細現象,」突然楊俊瑋就說:「蠟燭的燃燒也是毛細現象的應用之一吧,」經由楊同學的提問,老師為了讓同學親自操作以便加深毛細現象的印象,因此就開始做蠟燭的毛細現象,進而探討為何有一些組別蠟燭的毛細現象特別明顯的原因,以及蠟燭悶熄的時間與燭芯是否有相關的控制變因遊戲。 二、研究目的: 、 毛細現象與燭芯長度的關係。 1 2、 毛細現象與耗油量的關係。 3、 毛細現象與悶熄蠟燭的關係。 4、 燭芯長度與耗油量的關係。 5、 燭芯長度與悶熄蠟燭的關係。 三、研究設備器材 紅蠟燭、空罐、三角架、酒精燈、各種線類、布類、紙類、剪刀、尺、小刀、 夾子、碼錶、天平、酒精、膠泥、乾桌布。 四、實驗過程 實驗一:以不同的材料作燭芯,自製蠟燭,並選取「實驗用蠟燭」。 (一)方法: 1. 以酒精灯、空罐、三角架熔解蠟燭。 2. 將不同燭芯材料分類並剪成長、寬、厚相同的形狀,浸入蠟油,再捻 成芯狀。 3. 將稍冷卻的蠟油倒入空罐,燭芯直立中心,吹乾表面,待凝固冷卻後 剖開罐子,取出蠟燭。 4. 觀察蠟燭燃燒5分鐘。 1 (二)結果: 類 線類 布類 紙類 別 編1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 號 名蠟棉麻純化棉棉紗不絨衛牛圖棉日稱 燭 線 線 毛學花布 布 織布 生皮畫紙 報 芯 線 毛芯 布 紙 紙 紙 紙 線 五 分1. 分類:(1)燭芯燃燒後,就熄滅的蠟燭有4.5. 鐘 (2)燭芯燃燒後,能再繼續燃燒的蠟燭有 後1.2.3.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15號。 觀 察2.所以「實驗用蠟燭」,它的操作型定義是:「燭芯燒過後能再繼蠟續燃燒的蠟燭」。 燭 燃 燒 2 實驗二:測量不同燭芯材料,浸入蠟油中,因毛細作用,蠟油上升的高度。 討論變因 保持一定的變因 蠟油熱度、燭芯材料的長、寬、厚和粗細, 浸入時間和深度,操作的人。 應控制的變因 燭芯的材料 反應的變因 蠟油上升的高度 (一)方法: 1.將各種燭芯材料剪成長、寬、厚和粗細相同的形狀。 2.在升降圓架上,放妥小圓鐵杯,注入蠟油,底下以小酒精灯加熱至蠟油 冒煙止。 3.將燭芯材料,夾在尺上,浸上蠟油1.3公分深,計時一分鐘。〈重覆作七 次,選誤差較少而平均之〉。 (二)結果: 〈圖一〉各種燭芯材料,浸入熱蠟油中上升的高度圖: 3 實驗三:測量自製「實驗用蠟燭」燃燒30分鐘後的燭芯長度和耗油量。 討論變因: 保持一定的變因 蠟油原料、燭長、寬、厚度和高度,燃燒前 蠟燭大小、長短、燃燒時間、無風狀況 應控制的變因 燭芯的材料 反應的變因 燃燒後燭芯長度、耗油量 (一)方法: 1. 自製標準實驗用蠟燭〈燭芯長、寬、厚和粗細相同,蠟燭大小長短相 同,稍為燃燒後吹熄,使達到可燃燒狀況〉。 2. 測量記錄燃燒前蠟油量。 3. 用小蠟燭同時點燃,計時30分鐘〈重覆做五次〉。 (二)結果: 〈圖二〉各種材料燭芯燃燒後燭芯長度圖〈燃燒30分鐘〉 4 〈圖三〉各種材料燭芯燃燒後耗油量圖〈燃燒30分鐘〉 實驗四:觀察各種材料的燭芯與悶熄蠟燭的時間 變因: 保持一定的變因 燭芯材料的長、寬、厚度、粗細,蠟燭的長短大小, 玻璃瓶容量,蓋住蠟燭時機方向 應控制的變因 燭芯的材料 反應的變因 悶熄蠟燭的時間 器材: 自製蠟燭、廣口玻璃瓶、蠟燭、碼錶、尺、剪刀、乾桌布、膠泥、舊報紙、刀子, (一)方法: 1.自製不同材料燭芯和大小相同的蠟燭,稍為燃燒後吹熄。(使燭芯達到可燃 的狀況) 2.用剪刀、尺、修平燭芯,每次操作的燭芯長度約0.8公分。 3.以1000CC廣口瓶,依序悶熄蠟燭。 (二)結果: (圖四)各種材料燭芯悶熄時間圖 5 五、討論 (一)比較(圖一)和(圖二) :不同燭芯材料,在蠟油中的毛細現象和燃燒後的燭芯 長度有下列關係: 1. 線類和紙類燭芯: 兩個圖形方向相似,表示燭芯材料在蠟油中的毛細現象和燃燒的燭芯長短成 正比。 蠟油上升愈高,燃燒過的燭芯就愈長。蠟油上升愈低,燃燒過的燭芯就愈短。 2. 布類燭芯: (1)軟質類(如棉布、紗布)討論結果同上1。 (2) 硬質類(如不織布、絨布) :兩個圖形方向相反,表示燭芯材料在蠟油中 的毛細現象和燃燒過的燭芯長度成反比。 此類燭芯,蠟油上升不高,但燃燒過的燭芯卻較長。 6 (二) 比較(圖一)和(圖三) :不同燭芯材料,在蠟油中的毛細現象和耗油量有下 列關係: 1. 線類和紙類燭芯: 兩個圖形方向相似,表示這兩類燭芯材料在蠟油中的毛細現象和耗油量成 正比。 蠟油上升愈高,耗油量愈多。蠟油上升愈低,耗油量愈少。 2布類燭芯: (1) 軟質類(如棉布、紗布等)討論結果同上1。 (2) 硬質類(如不織布、絨布) :兩個圖形方向相反,表示這類燭芯材料在蠟 油中的毛細現象和耗油量成反比。 此類燭芯蠟油上升不高,但耗油量卻很多。 (圖一)和(圖四) :不同燭芯材料,在蠟油中的毛細現象和悶熄蠟燭的時(三)比較 間有下列關係: 1.線類和紙類燭芯: 兩個圖形方向相反,表示燭芯材料在蠟油中的毛細現象和悶熄蠟燭的時間 成反比。 蠟油上升愈高,燭芯愈長。悶熄蠟燭的時間愈短,蠟油上升愈低,悶熄蠟 燭的時間愈長。 2.布類燭芯: (1)軟質類(如棉布、紗布等)討論結果同上1。 (2)硬質類(如不織布、絨布) :兩個圖形方向相似,表示燭芯材料在蠟油中 的毛細現象和悶熄蠟燭的時間成正比。 此類燭芯蠟油上升不高,但悶熄蠟燭的時間卻較長。 (四)比較(圖二)和(圖三) :不同燭芯材料燃燒過的燭芯長度和耗油量有下列關 係: 三類燭芯的二個圖形方向相同,表示燃燒過的燭芯長度和耗油量成正比。 即燭芯的長度愈長,燃燒愈激烈,耗油量愈多,燭芯的長度愈短,燃燒愈緩 和,耗油量愈少。 (五)比較(圖二)和(圖四) :不同燭芯材料燃燒過的燭芯長度和悶熄蠟燭的時間有 下列關係: 此類燭芯的二個圖形方向相反,表示燃燒過的燭芯長度和悶熄蠟燭的時間成 反比。即燭芯長度愈長,耗氧愈多,悶熄時間愈短,燭芯長度愈短,耗氧愈 少,悶熄時間愈長。 7 六、結論 (一)並非所有的材料都能製成可燃的蠟燭,良好的實驗用蠟燭必須具有續燃性 和實用性。 (二)為配合蠟燭的燃燒狀況,欲測量燭芯的毛細現象,須觀察燭芯材料在蠟油 中上升的高度,絶不能以燭芯在水中或酒精中上升的高度作依據,否則推理 會錯誤。 (三)由上述討論,我們瞭解到 影響 影響 耗油量 燭芯的毛細現象 燭芯的長度 影響悶熄時間 8