哪支蠟燭先熄滅？

文／張軍

安全小貼士：

1.本實驗要在安全無易燃物的地方操作，注意防火。

2.使用玻璃器皿之前要先預熱，防止炸裂。

將長短不一的蠟燭點燃，用玻璃罩罩住。哪支蠟燭先熄滅呢？先熄滅的原因又是什么呢？

在我們身邊有許多燃燒現象，比如，點燃的煤氣、篝火等。物體的燃燒是需要氧氣的（注意，并不是所有的“燃燒”都需要氧氣，將來我們會學習到），我們生活的空氣中就含有氧氣。當玻璃罩內氧氣濃度過低或者耗盡，火焰就會熄滅。燃燒會產生二氧化碳，而二氧化碳不支持燃燒，可用于滅火。通常情況下，二氧化碳的密度大于空氣，會沉到空氣的下方。基于這些經驗，有人就會猜測，短的蠟燭會先熄滅。事實真是如此嗎？我們來驗證一下。

先選取兩根長度不同的蠟燭，點燃后用玻璃罩罩住。一段時間后，我們會驚奇地發現，結果和我們的猜測剛好相反，長的蠟燭先熄滅（如圖1）！這說明，燃燒產生的二氧化碳聚集在了玻璃罩內的上方。是什么原因導致二氧化碳聚集在上方呢？

圖1

我們用可視測溫熱像儀給玻璃罩拍個照，就會發現，玻璃罩最高處的溫度超過了78℃，而底部位置只有24℃（圖2）。原來，溫度的差異會導致氣體分布發生變化，燃燒產生的二氧化碳由于溫度較高會升到空氣上方。同學們知道為什么高溫氣體會上升嗎？不妨自己去查一查吧！

圖2

那么，多放幾支蠟燭，比如放四支，從長到短依次編號為1、2、3、4，蠟燭會從1 到4 依次熄滅嗎？

如圖3 所示，這一次的實驗中，熄滅的順序是3、2、1、4。多做幾次實驗后，我們會觀察到一些新的變化，如圖4 所示，這次熄滅的順序是2、1、3、4。看來，當蠟燭變多時，玻璃罩內不同位置的溫度差導致了更復雜的氣體分布差異。

圖3

圖4

貌似簡單的問題，隱藏的科學原理可不少啊。學習物理，我們不能想當然，也不能盲從他人的判斷，用實驗去探究、去檢驗才是科學可靠的方法。也只有在動手實踐中，我們的思考才會不斷深入，才能發現新的問題。