Een kaarsje onder glas – Goed kijken is belangrijk


Proefje: Een kaarsje onder een glas in een beetje water (of limonade)

Even wachten met zeggen “Oh, die ken ik al”. De verklaring van dit proefje – een kaarsje dat langzaam dooft terwijl er water omhoog komt onder een glas – is heel anders dan veel mensen denken. Door de proef slim uit te voeren en nauwkeurig te observeren, kun je met leerlingen vaak onverwachte conclusies trekken.

Het proefje is uit te voeren met materiaal dat op elke school wel aanwezig is. Bovendien is het geschikt voor kinderen vanaf groep 1. In het filmpje hieronder wordt de proef twee keer uitgevoerd: eerst met een klein limonadeglas, daarna met een grote glazen voorraadfles. De uitvoering van de proef met de grote fles gaat veel langzamer dan met het kleine limonadeglas. Dat geeft leerlingen (en leerkrachten) veel meer tijd en rust om te observeren. En observaties zijn belangrijk bij dit proefje, want de verklaring ligt wat anders dan veel mensen denken…

Benodigdheden

  • Waxinelichtje en aansteker
  • Diep bord of schotel
  • Grote glazen pot (In het filmpje gebruik ik een voorraadfles van Ikea)
  • Water en aanmaaklimonade

 

Uitvoering van de proef

  • Schenk een bodempje limonade in het bord.
  • Zet het waxinelichtje in het midden van het bord en steek het aan.
  • Houdt de opening van de glazen pot ongeveer 5 seconden vlak boven het kaarsje.
  • Zet dan de pot over het kaarsje heen op het bord, in de limonade.

Kijken naar wat er gebeurt (observeren)

Vanaf het moment dat de onderkant van de glazen pot in de limonade komt, gebeurt er van alles:

  • De limonade onder de glazen pot “verdwijnt” als het glas over het kaarsje heen wordt geplaatst.
  • Soms komen er belletjes omhoog langs de rand van de pot, aan de buitenkant.
  • Het vlammetje wordt minder hoog / het waxinelichtje gaat zwakker branden.
  • Op het bord onder de glazen pot komt weer limonade.
  • Rond de glazen pot verdwijnt de limonade, terwijl onder de glazen pot juist meer limonade terecht komt.
  • De glazen pot wordt langzaam ondoorzichtig. Als je goed kijkt zie je kleine druppeltjes aan de binnenkant van het glas.
  • Als het vlammetje dooft, zie een een sliert rook opstijgen, tegen de bovenkant van de pot aanbotsen en weer naar beneden gaan.
  • Nadat de vlam is gedooft, blijft de limonade onder de pot nog even stijgen.
  • De limonade onder de pot staat hoger dan de limonade buiten de pot.

 

Vragen bij wat je ziet (vragen bij de observaties)

  • De limonade verdwijnt als het glas over het kaarsje wordt gezet. Waar gaat die limonade naar toe?
  • Na een tijdje komt er weer limonade onder het glas. Waar komt die limonade vandaan?
  • Wat zit er boven de limonade in het bord? En wat is er boven de limonade in het glas?
  • Wat zorgt ervoor dat er weer limonade onder het glas komt?
  • Hoe komt het dat het glas ondoorzichtig wordt na een tijdje? Zie je wel vaker glas dat ondoorzichtig wordt? Wat is er dan aan de hand?
  • De limonade onder het glas staat na een tijdje hoger dan de limonade in het bord. Hoe kan dat?
  • Wat zou er gebeuren als je de proef een dag laat staan? Blijft de limonade onder de pot zo hoog staan? Kruipt de limonade nog verder omhoog? Schrijf op wat je denkt, en laat de proef een dag staan.

Verklaring (op veler verzoek ­čśë )

Wat mijzelf betreft dient het uitvoeren van proefjes in de eerste plaats om te leren observeren, vragen stellen en zelf verklaringen te bedenken. Proefjes laten je verbazen en verwonderen. De verklaring of uitleg van de proef staat  verbazing vaak in de weg, vooral als de uitleg wordt gegeven vòòrdat de proef wordt uitgevoerd.

Voor dit proefje maak ik, na regelmatig verzoek, een uitzondering. Vooral omdat over de verklaring van dit proefje nogal wat misvattingen de ronde doen. Dus, daar gaan we dan:

Waarneming: Als het glas over het kaarsje heen wordt geplaatst, “verdwijnt” de limonade onder het glas:

De limonade direct onder het glas wordt weggeduwd door de warme lucht in het glas. De luchtdruk in het glas is groter dan de luchtdruk buiten het glas.

De limonade direct onder het glas wordt weggeduwd door de warme lucht in het glas. De luchtdruk in het glas is groter dan de luchtdruk buiten het glas.

Verklaring: De lucht in het glas is veel warmer dan de lucht daarbuiten. Door die hogere temperatuur neemt de lucht in het glas meer ruimte in dan normaal en is de luchtdruk in het glas ook hoger dan de normale luchtdruk. De warme lucht en de limonade passen niet samen in het glas. Omdat de limonade gemakkelijk kan bewegen, wordt de limonade opzij geduwd door de warme lucht in het glas.

Om dit goed zichtbaar te maken bij de uitvoering van de proef, is het belangrijk om het glas niet direct in de limonade te plaatsen. Door het glas eerst een aantal seconden vlak boven de kaars en de limonade te houden, warmt de lucht in het glas op. Pas dan wordt het glas in de limonade op het bord gezet.

Waarneming: Na verloop van tijd wordt het vlammetje van de kaars minder hoog en dooft uiteindelijk.

Verklaring: Voor de verbranding van kaarsvet (het vlammetje dus) is onder andere zuurstof nodig. Tijdens de verbranding wordt zuurstof uit de lucht omgezet in koolstofdioxide (CO2). Als de glazen pot over de kaars heen is geplaatst, is de beschikbare zuurstof maar beperkt. De vlam krijgt als het ware geen frisse lucht en stikt dus. De zuurstof in de omgekeerde fles is tijdens de verbranding allemaal omgezet in koolstofdioxide.

De valkuil bij de uitleg van dit proefje: Een bekende, maar verkeerde uitleg van dit proefje is dat de limonade onder de fles omhoog komt omdat de zuurstof in de fles is “opgebruikt” en het water de plaats inneemt van de verbruikte zuurstof. Dat klopt niet. Tijdens de verbranding wordt de opgenomen zuurstof (O2) omgezet in koolstofdioxide (C-O2). CO2 is net als zuurstof een gas dat tijdens de verbranding direct opstijgt in de ruimte onder de fles. De CO2 neemt de vrijgekomen ruimte dus direct weer in. De hoeveelheid gas in de glazen fles vermindert niet tijdens de proef! De samenstelling van de lucht verandert wel als de vlam brandt. De hoeveelheid zuurstof in de lucht wordt minder, de hoeveelheid CO2 in de lucht neemt juist toe.

Waarneming: De glazen pot wordt langzaam ondoorzichtig. Als je goed kijkt zie je kleine druppeltjes aan de binnenkant van het glas.

Het vlammetje brandt nog net en het glas “beslaat”. Het wordt daar mistig, kleine druppeltjes zitten tegen de binnenkant van het glas. De lucht onder het glas koelt dus af!

Verklaring: Het glas beslaat aan de binnenkant! Dat is een aanwijzing over wat er gaande is aan de binnenkant van het glas. Als glas beslaat condenseert waterdamp in de lucht en vormt vloeibare druppeltjes op een oppervlak. Dat betekent dat de lucht afkoelt! Koele lucht kan minder waterdamp bevatten dan warmere lucht. De lucht in onze glazen fles koelt dus af, en dat kunnen we afleiden uit de waarneming dat het glas beslaat.

Tijdens de proef duurt het even voordat het glas gaat beslaan. Het vlammetje geeft aanvankelijk nog genoeg warmte om de lucht op temperatuur te houden. Maar als de zuurstof op raakt onder de fles, wordt het vlammetje kleiner en daalt de temperatuur in de fles. De waterdamp in de lucht slaat dan als vloeibare druppeletjes neer op het koelere glas.

Waarneming: Rond de glazen pot verdwijnt de limonade, terwijl onder de glazen pot juist meer limonade terecht komt. Zoveel limonade zelfs dat het kaarsje gaat drijven.

Verklaring: Als de lucht in de fles afkoelt, dan zal die lucht krimpen. Warme lucht neemt namelijk veel ruimte in, koudere lucht neem minder ruimte in. De luchtdruk in de fles wordt dus kleiner dan de luchtdruk om de fles heen. De limonade rond de fles wordt door de buitenluchtdruk terug de fles in geduwd. Dat gaat net zolang door tot de luchtdruk in de fles net zo groot is als de luchtdruk van buiten.

Hier gebeurt eigenlijk het omgekeerde als bij het begin van de proef. Toen werd de glazen pot over de kaars heen gezet. De warme lucht onder de fles nam toen meer ruimte in dan de koelere lucht eromheen. Daardoor werd de limonade onder de fls weggeduwd naar buiten. Als de temperatuur in de fles weer daalt, wordt het evenwicht weer hersteld. De limonade wordt terug de fles in geduwd.

Bijna alle limonade op het bord wordt onder de fles geduwd door de luchtdruk van de buitenlucht.

Bijna alle limonade op het bord wordt onder de fles geduwd door de luchtdruk van de buitenlucht.

Vraag: Waarom staat de limonade in de fles dan uiteindelijk hoger dan de limonade in het bord?

Antwoord: (Goeie vraag!) Dat komt omdat de waterdamp die oorspronkelijk in de lucht zat, nu is gecondenseerd tegen het glas van de fles. In de lucht onder de fles zit dus na afloop van de proef minder gas dan bij het begin van de proef. De lucht zonder waterdamp neemt daardoor minder ruimte in dan de lucht met de waterdamp.

Onderwerpen: , , , , , , , , , ,
Categorieën: basisonderwijs, basisonderwijs, groep 1 en 2, basisonderwijs, groep 3 en 4, basisonderwijs, groep 5 en 6, basisonderwijs, groep 7 en 8, natuurkunde, voortgezet onderwijs, onderbouw h/v, Proefjes die Boem Doen, scheikunde, voortgezet onderwijs, vmbo, voortgezet onderwijs

12 thoughts on “Een kaarsje onder glas – Goed kijken is belangrijk”

  1. k van den Steen zegt:

    En wat is dan de juiste verklaring??

    1. Ynze zegt:

      De uitleg bij de proef staat nu onderaan het artikel.

  2. marco zegt:

    wat is het juiste antwoord
    dank u

  3. Mark zegt:

    Compleet nutteloos aangezien jullie de juiste uitleg niet geven …

    1. Ynze zegt:

      De uitleg van de proef staat nu aan het einde van het artikel. Hopelijk vindt u het artikel nu iets minder nutteloos ­čÖé
      Ik heb ook uitgelegd waarom ik liever geen verklaringen of uitleg bij de proefjes schrijf.

    2. sofie zegt:

      toffe proef en toch leuk dat de verklaring erbij staat!

  4. Ynze zegt:

    De uitleg bij de proef staat nu onderaan het artikel.

  5. Maaike zegt:

    Vandaag dit experiment met mijn dochter gedaan en per ongeluk hebben wij daar nog iets anders mee ontdekt. We begonnen met een “vaasvormig” longdrink glas (breder uitlopend naar boven), er gebeurde echter bijna niks met het water, het kaarsje doofde wel uit. Toen wij het glas weer op wilden tillen was deze vacu├╝m getrokken en tilden we het glas met (plastic) bordje en al op. Je moest stevig aan het glas trekken wilde hij loskomen van het bordje.
    We hebben het meerdere malen geprobeerd en steeds dezelfde uitkomst. Wat op zich ook een leuke truc was.
    Toen een ander glas gepakt, een kleiner bolvormig waterglas (een soort wijnglas zonder voet). En toen werkte het precies zoals hier beschreven, het water kroop omhoog, het kaarsje dreef. En het glas was weer makkelijk op te tillen.
    Enig idee hoe dit komt? Waarom dus kennelijk de vorm van het glas zo’n enorm verschil maakt?

  6. Kees Huizing zegt:

    Zou het kunnen dat het eerste glas beter op de bodem aansloot dan het tweede? Waardoor er in het eerste geval geen water tussen de rand en het bord door kon, zodat het glas vacuum zoog. Bij het tweede glas kon dat wel, zodat het water omhoog kwam in het glas, maar er geen onderdruk opgebouwd werd. Heeft misschien ook met de grootte van de opening en het glas te maken en het gewicht van het glas. Een zwaar glas met kleine opening sluit beter af dan een licht glas met grote opening.

  7. anonoem zegt:

    Let op de vervoeging van je werkwoorden.

  8. Joy zegt:

    Bij ons ging het water dat in het glas werd opgezogen, borrelen. Heeft u daar nog een verklaring voor? Het lijkt of het gaat koken als het wordt opgezogen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *