钻烟囱的圣诞老人原来是个“危险”职业？！| 正经玩_风闻

原创：中科院物理所

平安夜的晚上

大家都在等着圣诞老人的到来

但其实钻烟囱是个技术活

一不小心就会翻车

实验器材

所标杯、蜡烛、打火机、胶带、剪刀、硬纸板、玻璃罩

实验过程

首先，我们将蜡烛立在所标杯中

点燃两个蜡烛

发现蜡烛平稳的燃烧

然后，我们将两个蜡烛置于敞口玻璃容器中

火焰会产生波动

如果将两个蜡烛的烛焰靠近

火焰会剧烈跳动

用硬纸板制成带孔的盖子

和两个长筒

将硬纸板盖在玻璃罩上

两个孔对准蜡烛

蜡烛很平稳的燃烧

我们放上一个纸筒

制成一个烟囱

我们可以看到一侧的蜡烛剧烈的抖动

而且我们发现

刚把烟囱放在蜡烛上时

另一侧的烛焰会像水母一样

最后，我们将两个烟囱都放上

可以看到两侧烛焰交替抖动

原理解说

我们知道热空气比冷空气的密度低，所以热空气会上升、冷空气会下降，形成对流。在空旷的空间里，由于火焰周围的空气温度都较低，所以火焰附近的热空气会迅速与周围空气交换，形成一个较为平滑的温度梯度，所以火焰在没有风的情况下会维持稳定；而如果蜡烛在半封闭的空间中，比如水缸内，随着缸内温度的提高，与外界冷空气的交换只能发生在上方敞口处，所以缸中的两个蜡烛周围的热空气向上方发散时偶尔会“打架”，使烛焰偶尔产生扰动。

而在接下来的实验中烟囱起到了关键性的作用。受于烟囱细长的形状，从局部的冷热空气交换变成了烟囱内外的空气交换：由于烟囱内聚集的是火焰处上升的热空气，烟囱内部逐渐变热，而烟囱外部依旧是冷空气。因此形成了烟囱内从下至上的热空气流，而在烟囱底部形成负压区，吸引周围的冷空气涌来，这就是烟囱效应。

在单烟囱的实验中，烟囱下方的火焰导致了烟囱效应的产生，使烟囱单向向上传输热空气而从四周吸收冷空气，而水缸内只有另一个出口能提供冷空气，因此出口下方的蜡烛受气流影响，火焰便被压了下去。

而在双烟囱实验中，两个蜡烛带来的热空气都想从上方的烟囱处上升，而需要另一个烟囱处“借”来冷空气，形成竞争关系。随着冷空气涌入，抖动的蜡烛同时获得了新鲜的氧气，而平稳燃烧的蜡烛随着氧气含量降低，燃烧会减弱，使火焰强弱调换，主导烟囱效应的烟囱也因此调换。于是我们会看到左边蜡烛受气流影响抖动而右边蜡烛平稳，一会儿又反过来。