نجات سکه

مهم‌ترین اتفاقی که در این آزمایش می‌افتد، منبسط شدن هوايی است كه درون ليوان محبوس می‌شود. آزمايش را تكرار كنيد و به حباب‌هايی دقت كنيد كه موقع گذاشتنِ ليوان از زير آن خارج می‌شود. اين بخشی از همان هوای منبسط‌شده است كه از لیوان فرار می‌كند. حالا شمع درون ليوانی می‌سوزد كه مولکول‌های هوای كمتری نسبت به شرايط عادیِ دما و فشار در آن وجود دارد، اما به خاطر گرمای شمعِ در حال سوختن، فشار هوای درون ليوان پایین نمی‌آید.

با ادامه‌ی سوختن شمع اكسيژن در هوای درون ليوان كم می‌شود، پس شمع خاموش و هوای درون لیوان سرد می‌شود. اين سرد شدن باعث كم شدن فشار هوا می‌شود. حالا هوای خارج از ليوان كه فشار بيشتری دارد، آب را آنقدر به داخل ليوان می‌راند تا فشار بيرون و درون آن برابر شوند.

این توضیح نتیجه آزمایش با سه شمع را هم به‌خوبی توجیه می‌کند. وقتی آزمايش با سه شمع انجام می‌شود، موقع گذاشتن ليوان هوای بيشتری در اثر انبساط خارج می‌شود و در نتيجه آب بيشتر بالا می‌آيد.

بعضی‌ها بالا آمدن آب را به واکنش‌های شیمیایی‌ای ربط می‌دهند که در سوختن شمع رخ می‌دهد. وقتی شمع را روشن می‌کنیم، اكسيژن هوا و مواد موجود در پارافين شمع با هم تركيب می‌شوند و كربن دی‌اكسيد و آب توليد می‌كنند. در مورد انجام این واکنش شیمیایی اختلاف نظر خاصی وجود ندارد، اما مبنای یک توضیح علمی نادرست برای این آزمایش شده است. این توضیح چنين است: هنگام خاموش شدن شمع، اكسيژن موجود در هوای درون ليوان تمام شده است و از آنجا كه 21 درصدِ هوا را اكسيژن تشكيل می‌دهد، حجم هوای درون لیوان به‌اندازه‌ی 21 درصد كم می‌شود. در نتيجه درون ليوان یک خلأ نسبی ایجاد می‌شود و آب در ليوان بالا می‌رود. چرا این توضیح نادرست است؟ اگر این توضیح درست باشد، بايد آب به اندازه يك‌پنجمِ حجم ليوان (21 درصد) بالا برود. آيا چنين شد؟ دیگر اینکه هر تعداد كه شمع داشته باشيم، فقط به‌اندازه يك‌پنجمِ حجم ليوان اكسيژن داريم. پس با هر تعداد شمع بايد آب به يك اندازه بالا برود. آيا وقتی با سه شمع تکرار کردیم اينطور شد؟