Uvodni razmislek

1. Prvo hipotezo smo ze na zacetku zavrgli, saj pojav pretirano poenostavlja in jo je mogoce zavreci ze z teoreticnim premislekom. Ce bi bil dvig gladine vode res posledica porabe kisika iz zraka (tega je približno 20% ), bi se gladina vode res dvignila za nekaj manj kot 20 % prostornine kozarca, vendar se pri gorenju nikoli ne porabi ves kisik iz zraka (sveca ugasne zaradi CO2 ki upocasni dovajanje novega kisika plamenu). Se pomembnejse je dejstvo, da je poraba kisika kemijska reakcija, v kateri ob porabljanju kisika nastajata dva plinasta produkta: CO2 in H2O. Ta nastajata sicer v razlicnih razmerjih v odvisnosti od kemijske sestave goriva, ki reagira s kisikom. Je pa mnozina plinastih produktov v vsakem primeru vecja od mnozine plinastih reaktantov, torej je taka razlaga celo v nasprotju z opazenim pojavom (ob vecji mnozini plinastih reaktantov bi po plinski enacbi moral tlak narasti, kar pa se ne zgodi). Pri gorenju svece s kisikom reagira parafinski vosek, tako da je enacba reakcije naslednja :

C25H52 + 38 O2 => 25 CO2 + 26 H2O

Plinastih produktov je v tem primeru 51 molov na 38 molov reagiranega kisika. Razmerje je 1,3:1 .


2. Z drugo hipotezo, ki povezuje rezultat eksperimenta s spreminjanjem temperature, smo se strinjali, saj ima temperatura na raztezanje zraka velik vpliv. Ohlajanje zraka sicer nima direktnega vpliva na dvig vode, če upoštevamo da se je zrak moral sprva segreti. Ohlajanje tako samo povrne prvotno stanje. A pri eksperimentu prostornina zraka sprva ni izolirana (preden gorečo svečo pokrijemo s kozarcem). Tako lahko lahko vpliv temperature pojasnimo z dejstvom, da smo pri eksperimentu svečo prižgali v odprtem prostoru, kjer je začela segrevati zrak v svoji okolici in smo tako s kozarcem zajeli že segret zrak z nižjo gostoto (delci so bolj oddaljeni drug od drugega in jih je manj na enako volumensko enoto v primerjavi z zrakom s sobno temperaturo). Ko se zrak spet shladi na začetno temperaturo, tlak pade in se posledično dvigne gladina vode. Ključna spremenljivka med začetnim in končnim stanjem je sprememba množine zraka. Da se ravnovesje ohrani se morata zmanjšati tlak in/ali prostornina. Tako bi eksperiment bil skladen s plinsko enačbo:

p * V = n * R * T

Z eksperimenti smo želeli ločiti vpliv temperature od ostalih vplivov, kar smo storili tako, da smo namesto s svečo zrak segreli na primerljivo temperaturo z električnim grelcem. Takrat iz plinske enačbe izločimo število delcev in lahko zapišemo:

(p1 * V1) / T1 = (p2 * V2) / T2

Da bi dokazali, da ima spreminjanje temperature vpliv le zaradi zraka, ki “zbeži” iz čaše, preden jo zatesnimo in jo položimo čez vodo, smo eksperiment ponovili tudi v posodi, ki je bila zatesnjena že od začetka poskusa. Naš namen je bil tudi primerjati vpliv temperature z vplivom kondenzacije vode in ugotoviti, ali kateri od njiju močno prevladuje.

3. Na spreminjanje tlaka ima kot napoveduje tretja hipoteza vpliv tudi kondenzacija vode. Do tega pride zaradi stika vodne pare ki nastane pri gorenju sveče z hladno površino čaše. Pri tem voda preide iz plinastega v tekoče stanje. Molekule vode oddajo toploto čaši, ter jo tako nekoliko segrejejo, vendar je čaša v stiku z okolico in se tako po daljšem času tako kot zrak znotraj nje vrne na sobno temperaturo. Ko molekule vode spremenijo agregatno stanjem tekoče, je posledica upad parcialnega tlaka in tako tudi celotnega tlaka znotraj čaše. Iz urejene enačbe kemijske reakcije lahko vidimo da se število delcev ki na koncu ostanejo v plinastem stanju (CO2) (v idealnem primeru ko bi se vsa para kondenzirala) občutno manjše kot število zreagiranih kisikovih molekul:

C25H52 + 38 O2 => 25 CO2 + 26 H2O

Na 38 zreagiranih molov O2 po kondenzaciji v plinastem stanju ostane še 25 molov CO2. Razmerje je zdaj 1,5 : 1
Odstotek molekul vode ki so kondenzirale ni enostavno določljiv, saj na kondenzacijo vplivata temperatura posode in tudi zračni tlak znotraj nje. Da pa se kondenzacija resnično dogaja, pa se lahko prepričamo tako da opazujemo ali se na stekleni čaši nabira kondenzirana voda.
Voda bi teoretično sicer lahko izhlapevala tudi iz vode, pod svečo, a če bi počakali da ponovno kondenzira, bi bila sprememba krožna in tako nebi spreminjala končnega stanja.