Ljus under ena skäppo

2011-02-08 23:00  

Ett lysande problem

Ett par hundra personer, mest i skolåldern, hade på kvällen den 7 december 2010 sökt sig till AlbaNova och Fysikum vid Stockholms universitet för att avnjuta hur Carl-Olof Fägerlind och Max Kesselberg för tionde året höll sin traditionella julföreläsning med roliga fysikexperiment. Ett av dem började med det klassiska försöket där ett tänt stearinljus står i en djup tallrik med vatten, varefter en glasbägare vänds över ljuset. Efter en stund har ljuset naturligtvis slocknat. Då ligger vattennivån inne i bägaren högre än utanför, och man sätter ett märke på bägaren i höjd med den inre vattennivån. Men vad händer när man ställer två lika och tända ljus bredvid varandra innan man vänder över glasbägaren? Ligger vattennivån, när ljusen slocknat, betydligt över eller under märket, eller är det ingen större skillnad?

Svar längst ner på sidan.

Miniproblemets ålderdomliga rubrik kommer från ett berömt ställe i Gustav Vasas bibel (Matteus 5:15): ”Icke tänder man ljus och sätter det under ena skäppo, utan på en ljusastake, att det lyser allom dem som i huset äro.”

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Svar:

Vattennivån ligger betydligt högre. Det är en vanlig missuppfattning att vattnet stiger upp för att ljuset förbrukar syre när det brinner. Men det syret ersätts av bland annat koldioxid. Istället beror fenomenet delvis på att ljuset värmer upp luften under bägaren. Då ökar dess tryck, och luft bubblar ut vid glasets undre kant. När sedan ljuset slocknar (på grund av syrebrist) svalnar den kvarvarande instängda luften, dess tryck sjunker, och vatten kan tränga upp i bägaren. Först sjunker alltså vattennivån medan ljuset brinner, och sedan stiger den när ljuset slocknat.

En annan viktig aspekt är att redan när man sätter ner bägaren fångar man in den varma luften ovanför ljuset. Temperaturen är då olika för luften innanför och utanför bägaren, men gastrycket är lika (annars skulle det "blåsa"). Det finns alltså redan från början färre instängda gasmolekyler jämfört med samma volym gas utanför bägaren, vilket leder till lägre tryck när gasen svalnar. Med två ljus blir det mer komplicerat, men huvudprincipen är att den instängda luften har ännu högre medeltemperatur. När ljusen slocknar finns därför ännu mindre mängd luft kvar inne i bägaren, och vattennivån stiger mer än vid bara ett ljus.

Kaianders Sempler

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt