опыт со свечой и дверью
Изучаем свойства свечи и пламени с помощью простых опытов
Продолжаю рассказ о наших играх-опытах со свечами, начатый две недели назад. Хотела написать эту статью еще на прошлой неделе, но сначала моя болезнь, потом – сына помешали мне это сделать. Вот так и прошел мой 18-дневный отпуск, весь в болезнях. Все-таки мы здорово перемерзли в холодной квартире, когда не было отопления.
Так что, к опытам со свечой возвращаюсь после вот такой длинной паузы. Сегодня я расскажу, как мы изучали пламя свечи, проверяли, что образуется в результате горения, и как можно с помощью огня найти потайной ход, в общем — легкие и интересные домашние опыты со свечой.
Начали мы с сыном с того, что зажгли нашу самодельную свечку, полученную в предыдущем опыте, и стали разглядывать пламя. Выяснили, что оно состоит из трех частей: самая яркая верхняя часть, синеватая нижняя часть и средняя часть обычного, «огненного», как сказал мой сын, цвета. Поводили рукой над пламенем, оказалось, что его тепло чувствуется даже там, где огня уже и не видно, высоко-высоко над свечой.
Примечание: рисунок не мой, взят из открытого доступа в интернете.
Потом мы взяли обычную столовую ложку, подержали над пламенем и получили яркое черное пятно на блестящей поверхности железной ложки. Это сажа, которая образуется в результате горения парафина. Она легко стирается пальцем и также легко смывается потом с испачканных рук. В древности сажу использовали как косметическое средство, например, женщины ею затемняли глаза, стремясь к выразительному взгляду, а цирковые артисты использовали как компонент грима.
Что еще образуется в результате горения парафина? Подержали над пламенем стеклянный стакан (у меня в кладовке обнаружился забытый старый термостойкий лабораторный стакан) и увидели на нем капельки воды. Так что, если сильно упростить (думаю, для шестилетнего ребенка это будет впору), то можно сказать, что при горении парафина образуются вещества из тех элементов, их которых он состоит: сажа (углерод) и вода (водород и кислород). Так горят в большинстве своем все органические вещества.
Еще немного поиграли со стаканом – накрыли им свечу, и через некоторое время пламя погасло. Закончился кислород, который поддерживает горение. Вот так, попутно с изучением свойств огня, узнали и о составе воздуха – в нем есть газ кислород, который поддерживает горение и дыхание, без кислорода человек не сможет жить, а огонь не сможет гореть.
Возвращаясь к огню, исходя из предыдущего опыта, что нужно, чтобы потушить пожар? Прекратить доступ кислорода. Сын тут же обрадовано просветил меня насчет углекислотных огнетушителей, о которых рассказывали в «Фиксиках». Ну хоть какая-то польза от мультиков
А если серьезно, то мне этот мульт очень нравится, как и сама идея создания подобного медийного образовательного продукта. Огромное спасибо его создателям!
Потом немного поэкспериментировали с изменением цвета пламени. На спиральке из проволоки я вносила в пламя кристаллики медного купороса, и цвет пламени становился ярко-зеленым. Это качественная реакция на ионы меди. Очень красивые зеленые всполохи получались! Единственное предупреждение для тех, кто захочет повторить опыт, не увлекайтесь большими количествами и проветривайте комнату после эксперимента.
Сфотографировать «наше» пламя я не смогла, просто не хватило рук – и опыт демонстрировать, и фотоаппарат настраивать, и за ребенком следить, чтобы не лез, так что привожу здесь фотографию зеленого пламени, взятую из интернета.
Вот и мы наблюдали нечто подобное.
Да, цветные свечи сами по себе сделать легко, добавляя краситель в воск или парафин, за счет чего именно сама свеча приобретет красивый внешний вид. Но так, чтобы именно пламя было цветным – это уже нужно задействовать определенные химические вещества и реакции. И не факт, что получится именно то, что вы хотели.
У меня есть рецепт изготовления свечи с добавлением медного купороса, чтобы она постоянно горела зеленым пламенем. На одном из химических форумов когда-то давно я даже поучаствовала в дискуссии на тему создания таких свечей. Но в реальности руки так и не дошли ее сделать. Так что, пока ничего не могу сказать на эту тему, не пробовала делать свечи с цветным пламенем.
Ну а я затем вспомнила опыт, который описывался в старых-старых учебниках по природоведению. Если мне память не изменяет, нам его показывали еще в третьем классе. Горящую свечу подносят к открытой двери. В верхней части пламя отклоняется в сторону улицы, в нижней – в сторону комнаты. Это происходит потому, что внизу движется холодный тяжелый воздух из улицы в комнату, а вверху теплый и легкий воздух из комнаты выходит на улицу. Вот так происходит воздухообмен при проветривании.
Этот прием часто используют писатели приключенческих романов. Например, когда герои оказываются заперты в комнате или пещере. Чтобы обнаружить тайный ход, они обследуют с горящей свечой все стены. Там, где есть хоть малейшая щель, пламя начнет колебаться за счет невидимого движения воздуха.
Честно скажу, в такой ситуации я ни разу не была и не хочу побывать, но, думаю, способ достаточно хороший, если ничего другого больше не остается. А вы как думаете?
Вот так мы поиграли с самой обычной свечкой. Вроде бы ничего сложного, все необходимые реквизиты есть под рукой, а сколько всего интересного можно узнать.
В итоге, вечером перед сном сын начал выпрашивать «мама, расскажи что-нибудь химическое», пришлось срочно на ходу сочинять «химическую сказку» про трех друзей – два атома водорода и один атом кислорода, о том, как они решили взяться за руки и образовали воду. Сказка получилась, на мой взгляд, так себе, у меня в последнее время совсем плохо с фантазией, но лиха беда начало
Всем хорошей недели, до встречи в следующей статье!
Тест Карла Данкера
Имеются: свеча, коробка спичек и коробка кнопок, требуется закрепить свечу на стене так, чтобы воск не капал на пол или на стену. Тест, как вы поняли, простой, но требует творческого подхода.
На рисунке — знаменитый тест, придуманный Карлом Данкером в 1935–ом году для экспериментов в области продуктивного мышления. Имеются: свеча, коробка спичек и коробка кнопок, требуется закрепить свечу на стене так, чтобы воск не капал на пол или на стену. Тест простой, решить задачу могут все, это лишь вопрос времени, либо творческого подхода.
Некоторые начинают с попытки прикрепить свечу к стене кнопками. Не получается. Другие … вижу-вижу, мне тут с места кто-то знаками показывает… Другие считают, что лучше всего зажечь свечу, расплавить кончик и приклеить её к стене. Идея грандиозная, но… не получается. В конечном итоге, минут эдак через 5-10, большинство участников находят решение: нужно высыпать кнопки из коробки, закрепить коробку на стене кнопками и поставить в неё свечу. Ключевой момент – преодоление т.н. функциональной фиксации: вы смотрите на коробку и видите лишь вместилище для кнопок. Но ведь она может иметь иную функцию, например, стать платформой для свечи. Вот она – «загадка свечи».
На основе этого теста ученый Сэм Глаксберг провёл эксперимент на тему силы стимулов. Набрав две группы добровольцев Глаксберг изложил им условия эксперимента так: «Я засекаю время, чтобы узнать, как быстро вы можете решить задачу?» Одной группе при этом он сказал: «Ваше время решения будет служить нормой, которая покажет сколько в среднем требуется типичному участнику для решения такой задачи». Второй группе он предложил вознаграждение, сказав: «Каждый, чье время будет среди лучших 25% результатов, получит 5 долларов. А самый лучший результат дня вознаграждается 20-ю долларами.»
Вопрос: Насколько быстрее вторая группа решила задачу? Ответ: В среднем, им понадобилось на три с половиной минуты больше. Повторюсь: больше, на 3,5 минуты. Но ведь так не должно быть! Я верю в свободный рынок и так он работать не должен, правда? Чтобы люди проявили себя лучше, их надо вознаграждать, разве нет? Премии, комиссионные, всё что угодно, дай им только стимул. Так работает бизнес. Но здесь что-то не срабатывает. Налицо стимул, рассчитанный на обострение мысли и ускорение творчества, но действует он прямо противоположно: притупляет мысль, мешает творчеству.
И что самое интересное: этот эксперимент – не какое-то там отклонение от норм, он повторялся много-много раз в течение почти 40 лет. Условные стимулы, «если сделаешь вот так, то получишь вот это», работают при определённых условиях, для многих видов работ, они либо не срабатывают, либо же, зачастую, просто вредят. Это открытие – одно из самых обоснованных в социальной науке. А также – одно из самых игнорируемых капитализмом.
Сэм Глаксберг проделал вариант того же эксперимента, в котором он преподнёс ту же задачку по-другому: кнопки были заранее извлечены из коробки. «Прикрепите свечу к стене, чтобы воск не капал на стол.» Те же условия. Одним: «мы вас замеряем для нормы», другим: «мы вам даем стимулы». Что же получилось на это раз? На этот раз мотивированная группа заткнула другую группу за пояс. Почему? Да потому, что, когда кнопки вне коробочки, задачка довольно легкая, не так ли?
Стимул «если…то….» очень хорошо воздействует в тех заданиях, где правила просты и направление работы очевидно. Награда, в силу своей природы, сужает наш фокус, концентрирует мозг, вот отчего она действенна во многих случаях. А потому, для такого рода заданий, когда узкое фокусирование на конкретной цели ведёт нас прямо к ней, вознаграждение срабатывает очень хорошо. Но решению настоящей «загадки свечи» такой взгляд не способствует. Решение не очевидно, оно за границей поля зрения. И нужно осмотреться вокруг, а не сужать наше поле зрения мотивацией на награду.
В последние несколько лет я заинтересовался наукой мотивации человека, в особенности динамикой внешних стимулов и стимулов внутренних. Скажу вам, что их воздействие весьма различно. Ситуация такова, что имеется разрыв между тем, что знает наука и тем, что практикует бизнес. Особенно тревожно то, что наша система функционирования бизнеса – имеется в виду набор предпосылок и соглашений, на которых зиждется бизнес, а именно, система мотивации и управления кадрами – вся она построена на основе именно внешних стимулов, на основе системы кнута и пряника. Вообще-то, это вполне нормально для типичной работы 20-го века. Но для типичной работы 21-го века, этот механистический подход кнута и пряника не подходит, часто не действует и часто противодействует.
В Западной Европе, во многих регионах Азии, в Северной Америке и в Австралии, «белые воротнички» всё меньше заняты механистическим видом работ, и всё больше – творческим видом работ. Установленные и отрегулированные виды работ левого полушария, часть работы по бухучёту и финансовому анализу, некоторые задачи программирования, стало довольно легко перепоручать в прочие страны, стало легко автоматизировать. Компьютер сделает вам это быстрее. Поставщики из стран с низкой оплатой труда сделают вам это дешевле. Намного важнее стали виды работ правого полушария, где заложены способности к творчеству и абстракции.
Однако имеется разрыв между тем, что известно науке и что практикуют компании. Я с беспокойством наблюдаю, посреди завала экономического кризиса, как огромное число организаций принимает решения по управлению своими ценными кадрами исходя из устаревших и непроверенных предпосылок, основанных более на «народной мудрости», чем на науке. А ведь для выхода из нынешних экономических неприятностей, для достижения высокой продуктивности в решении характерных для 21-го века задач, бежать быстрее в неправильном направлении – не решение. Привлекать пряником послаще – не решение, угрожать кнутом подлиннее – не решение. Нам срочно нужен абсолютно новый подход.
Сегодня я коснусь только самостоятельности. В 20-м веке появилась идея управления людьми, т.н. менеджмента. Так вот, менеджмент – не создание природы. Менеджмент – это как радиоприёмник, его изобрели. И никто не сказал, что он будет работать вечно. Менеджмент – это прекрасно, его традиционные идеи безупречны, если требуется исполнительность. Но когда нужно участие, намного лучший результат дает саморегуляция.
Я сейчас приведу пару примеров фундаментального толкования саморегуляции. В чем идея? Да, это нечасто встретишь, но налицо первые признаки рождения действительно захватывающих вещей. Идея в том, что во-первых, зарплата должна быть адекватной и справедливой, это без всяких сомнений. Этим вопрос денег снят с повестки дня. А затем работнику предоставляют большую долю самостоятельности. Обратимся к практике.
Приведу еще более радикальный пример той же идеи. Называется «Рабочие Условия Направленные Исключительно на Результат». Сокращенно: ROWE. Система разработана двумя американскими консультантами для примерно десяти компаний по всей Северной Америке. При ROWE, у работников нет графика выхода на работу. Они появляются на работе когда хотят. Нет определенного времени пребывания в офисе, можно вообще не приходить. Нужно только сделать работу. Как делать, когда делать, где делать – это каждый решает сам. Встречи и собрания в этих условиях – исключительно по желанию.
И каков результат? Практически повсеместно: рост продуктивности, рост участия работников в делах фирмы, рост удовлетворённости, падение текучести кадров. Самостоятельность, профессионализм, целенаправленность – на этих столпах надо строить новые условия продуктивной деятельности. Вы, наверно, скажете: «Ммм-да-с. Соблазнительно, но утопично.» Отвечу: «Нннет-с.» И предъявляю доказательства.
Середина 90-х, Microsoft начинает проект электронной энциклопедии Encarta. Были задействованы все нужные стимулы. Все правильные стимулы. Специалистам платили за написание и редактирование статей. Процессом руководили хорошо оплачиваемые менеджеры, соблюдая рамки бюджета и времени. А потом, через пару лет, появилась еще одна энциклопедия. На совсем другой модели, как мы знаем. Делай в своё удовольствие! Никакой оплаты – ни цента, ни евро, ни иены. Создавай! – потому, что тебе это нравится.
Давайте предположим, что каких-то 10 лет назад вы бы обратились к экономистам, в любой стране, и сказали: «У меня вопрос. Вот вам две разные модели создания энциклопедии. Если им придётся столкнуться лбами, чья возьмёт?» Так вот, 10 лет назад ни один серьёзный экономист, ни в одной стране мира, не мог бы предсказать победу модели Википедии.
Это была борьба титанов, борьба двух различных подходов. Это была битва века на арене мотивации, подобно поединку за звание чемпиона мира по боксу среди супер-тяжеловесов. На глазах у всех! Мотивация внутренняя выступает против внешней мотивации. Самостоятельность, профессионализм и целенаправленность против кнута и пряника. И кто победил? Внутренняя мотивация, самостоятельность, профессионализм и целенаправленность выбивают противника нокаутом. Я закругляюсь.
Имеется разрыв между научным знанием и деловой практикой. Что известно науке? Во-первых, типичные для 20-го века вознаграждения, те самые стимулы, которые считаются неотъемлемой частью умения вести бизнес, работают, но только в предельно узком диапазоне условий. Во-вторых, те же вознаграждения типа «если… то …» часто губят творчество. В-третьих, секрет высокой продуктивности не в системе награждения и наказания, а в невидимом внутреннем двигателе. Стремлении создавать вещи ради них самих. Стремлении делать что-то, потому что это важно.
Вот вам самое главное. Вот – самое лучшее. Честно говоря, мы это уже знали. Наука подтверждает то, что мы чуем сердцем. Так что, если нам удастся устранить разрыв между научным знанием и деловой практикой, если нам удастся утвердить наше понимание мотивации, и пронести его в 21-й век, если нам удастся отбросить ленивую по природе и опасную идеологию кнута и пряника, мы сможем усилить наш бизнес, мы сможем решить множество «загадок свечи» и возможно, возможно, возможно, нам удастся изменить мир.
Один замечательный опыт по физике
Хотел бы поделиться одним замечательным опытом по физике с уважаемым научным сообществом ЯПа:
— сам опыт
Видео старое, качество ниже среднего, но лучше нет. Это опыт МГУ, насколько я помню.
из-за разности в плотности между пламенем и воздухом внутри колбы, молекулы воздуха прижимаются к внешней стенке колбы они тяжелее
Плотность пламени? О_о
Размещено через приложение ЯПлакалъ
ну хорошо, плотность среды, в которой происходют физико-химические реакции превращения ея частиц.
не, я бы так и не спрашивал, но раз вы утверждаете утверждение, объясните его пожалуста
думаю, что беремя доказательства возлежит на утверждающем.
если б не эта оговорка, я б сей же миг задвинул про плотность сред, тут вопрос-то несложный.
А если колба устроена так, что поступающий воздух не влияет на отклонение.
Я думаю надо изучить плазму!
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Видео старое, качество ниже среднего, но лучше нет. Это опыт МГУ, насколько я помню.
Не ипанет. Но. Улетит шарик (груз), если слабо привязать. (В школе так баловались, когда училка опыт показывала)
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Дык воздух в колбе вытесняет менее плотное пламя, не?
Если там закрепить закрытую литровую банку, на 2/3 заполненую водой, и бросить шарик для пингпонга, при вращении, вода будет у «внешней» стенки банки, вытесняя шарик к оси вращения.
Еще нагляднее будет с 900мл воды и 100мл машинного масла в закрытой 1л банке. Масло будет со стороны оси вращения.
для того чтобы так говорить нужно быть уверенным что пламя «менее плотное».
пламя состоит из областей с очень различной температурой, так что можно точно утверждать, по крайней мере, что «плотность пламени» должна быть различна в разных областях и, судя по разностям, температур «плотность» должна быть очень различна в разных областях
если свеча парафиновая, то масса молекулы парафина в 10 раз больше массы молекулы воздуха (кислорода или азота) что, конечно, также должно влиять на положение пламени, или частей пламени в данном опыте
далее, идет реакция горения, парафин соединяется с кислородом, соответственно и масса молекулы меняется, что также должно бы найти свое отражение на положении различных частей пламени
какая-то конвекция воздуха тут тоже, конечно, должна быть
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Как я понимаю, огонь имеет меньшую плотность чем воздух, поэтому при ценртобеге воздух какбы прижимается к внешней стенке, а огонь к центру (какбы всплывает) по такому же принципу в центрифугах разделяют кровь.
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Точно так же объясняется тот факт, что при разгоне автомобиля гелиевый шарик (который легче окружающего воздуха) отбрасывается к лобовому стеклу, хотя на первый взгляд и кажется, что должно бы происходить прямо противоположное.
Мне опыты Валериана Ивановича нравятся.
еще есть отличные опыты и лекции MIT, например Massachusetts Institute of Technology (MIT)
лекции Уолтера Левина (тоже был из MIT), сейчас есть даже с переводом лекции Уолтера Левина
потому же, почему пламя горит вверх, а не вниз. Потому что воздух плотнее.
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Потому что твердое с газом не надо сравнивать
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Да тут автор темы опыты ставит над комментаторами?
Лови шпалу
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Там же выше привели видео из Галлилео.
Мудрят многие с воздушными потоками, массы молекул и так далее.
А дело в том, что пламя горит «вверх», то есть в сторону, противоположную притяжению. Из-за вращения меняется вектор этой силы и «верх» для пламени смещается.
Можно растение какое-нибудь посадить в горшок и закрутить его таким же образом (только результата гораздо дольше ждать придётся), оно тоже будет расти с таким же смещением, что и горит пламя свечи.
Такой же опыт можно провести с шарами надутыми гелием. Когда машина трогается, они подаются вперёд.
Размещено через приложение ЯПлакалъ
по-моему отличное замечание, только масса кислорода немного менее массы азота, поэтому азот должен бы смещаться к центру диска в колбе, а кислород наоборот
Мне кажется, что все дело в колпаке. В упрощенном варианте, можно предположить, что молекулы воздуха отклоняются туда, куда им и следует отклоняться, т.е. от центра вращения. При этом, достигая внутренней стенки колпака, они отражаются от нее и начинают движение в обратном направлении, создавая вихревой поток к центру вращения и увлекая туда пламя свечи.
На самом деле, динамика, конечно, выглядит сложнее, с учетом наличия встречных потоков, но суть примерно такая. Таким образом, более тяжелые молекулы воздуха, двигаясь в обратном направлении и сталкиваясь с молекулами продукта сгорания увлекают их в обратном направлении, поскольку будучи даже отраженными, обладают большей энергией.
Можно конечно говорить о том, что энергия продуктов сгорания увеличивается за счет нагрева, но достигнутая за счет этого составляющая скорости направлена вертикально, а горизонтальная составляющая создается, как и у молекул воздуха, за счет центробежной силы.
Телефон зарядить можно?
Размещено через приложение ЯПлакалъ
пламя это не шарик с гелием, оно состоит из областей с очень разной температурой, и, хотя бы поэтому, с очень разной «плотностью» (используя терминологию предыдущих постов) вещества;
те можно представить что пламя это набор из очень разных «шариков» и не факт что эти «шарики» менее «плотные» чем воздух (как шарики с гелием), или более «плотные»;
есть еще много существенных аспектов о которых говорилось выше
ПС
все-таки, по-моему, жаль что подавляющее большинство постов пишут обезьянки тупо копируя то что «кто-то сказал что это правильно»
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Сразу видно, что люди в основном ориентируются в физике на уровне интуиции, и не знают ее достаточно хорошо.
Гравитация — это сила взаимодействия между массами. В нашем случае шарика с Землей, поэтому она направлена от центра шарика к центру Земли и всегда действует строго вниз.
От центра вращения шары «заставляет» отклоняться их инерция — это вообще не сила, а свойство масс продолжать движение по прямой. На уроках физики даже специально объясняют, что никой центробежной силы не существует. Наоборот, к объектам нужно прикладывать силы, направленные к центру вращения, чтобы они двигались по кругу — тут это силы натяжения тросиков, которыми шары привязаны.
> Хотите поспорить с самим Архимедом?) Если пламя поднимается вверх, оно однозначно имеет меньшую плотность, чем воздух. И сила Архимеда здесь главнее тяготения Ньютона. Как вы думаете, а подводная лодка в воде почему всплывает?
Сила Архимеда главнее тяготения — это просто перл. Природа вообще в курсе, что одни ее силы главнее других? )
Сила Архимеда — это никакая не отдельная сила, а следствие гравитации. Более плотные массы притягиваются гравитацией сильнее и выдавливают менее плотные вверх. Нет гравитации или ускорения — нет никакого направления «вверх», нет и Архимедовой силы.
В случае с пламенем свечи совершенно неважно, из чего оно состоит — плазмы, сажи, молекул парафина или всего этого вместе. Рассуждения о плотности пламени достаточно свести к тому, что оно очень горячее, и, значит, сильно разогревает окружающий воздух, а горячий воздух менее плотный, чем холодный.
Поэтому воздушный шар (наполненный просто горячим воздухом) взлетает точно так же, как и гелиевый. Поэтому же и пламя на вращающемся столе ведет себя точно так же, как и гелиевые шары в автомобиле: более плотные массы движутся так, как мы и привыкли (вниз под воздействием гравитации и от центра при вращении) и вытесняют менее плотные в противоположном направлении. Поэтому пламя обычно горит вверх, а на вращающемся столе — к центру.