A medida que el vaso va tapando la vela encendida, el aire en su interior cambia su estado termodinámico y simultáneamente, se desarrolla una reacción química. Por la cantidad de calor suministrado durante la combustión, aumenta su temperatura T y se expande (incrementa su volumen V, porque según la ecuación de estado del gas ideal P V = n R T, donde n es el número de moles, R la constante universal de los gases) a presión atmosférica constante.
A su vez, debido a la combustión de la parafina se va formando dióxido de carbono (CO2) en estado gaseoso y agua (H2O) en estado de vapor, los cuales se mezclan con el aire caliente inmediato a la llama. Esta mezcla caliente y de menor densidad asciende por efecto de la convección y desplaza el aire frío inicial contenido en la parte superior del vaso. Por efecto de la expansión, un poco de la mezcla (aire combinado con el CO2 y el vapor de agua) se escapa por debajo del vaso, antes de que su boca esté completamente sumergida en el agua. Al penetrar el vaso en el agua, la combustión de la vela continúa aumentando la temperatura de la mezcla de aire hasta que rápidamente se consume un alto porcentaje del oxigeno encerrado para producir más CO2 y agua, instante éste en que se apaga. Finalmente, el aire encerrado contiene: nitrógeno, un poquito de oxígeno, vapor de agua por la humedad inicial del aire, vapor agua de la reacción, anhídrido carbónico y hollín. Es decir, con la combustión se incrementa la cantidad de vapor de agua en la mezcla y éste se satura, es decir en el volumen del vaso existirá más agua del que el aire puede mantener en estado gaseoso a esa temperatura.
Al apagarse la vela se han dado cuatro procesos simultáneos:
a. Una porción de la mezcla (aire-CO2-vapor) caliente se habrá escapado por la boca del vaso antes de penetrar en el agua y por consiguiente, ahora habrá menos cantidad (n disminuye) de moléculas en la mezcla. Según la ecuación de estado (P ~ n) a menor número de moléculas, menor es la presión del gas.
b. Una fracción muy pequeña de CO2 se diluye en el agua; es decir, pierde moléculas y disminuye la presión (P ~ n).
c. Una porción importante de vapor de agua caliente condensa en las paredes frías del vaso, como lo indica su empañamiento, al darle un aspecto traslúcido a su superficie; esto incide en una disminución de la presión de la mezcla (P ~ n).
d. La mezcla dentro del vaso se comienza a enfriar (disminuye la temperatura) lo que hace que disminuya su presión (P ~ T).
d. La mezcla dentro del vaso se comienza a enfriar (disminuye la temperatura) lo que hace que disminuya su presión (P ~ T).
Estos procesos (escape, condensación, enfriamiento y dilución), en mayor o menor grado, inciden en el establecimiento de la presión de la mezcla de aire en el interior del vaso. Ahora bien, el escape de la mezcla depende de que tan rápido se coloque el vaso en el fondo del plato; así que, lo más conveniente es hacerlo lo más rápido que se pueda para eliminar esta variable del experimento. El volumen de de CO2 diluido en el agua depende de la presión de la mezcla; como ésta presión es inferior a la atmosférica, la cantidad diluída será muy pequeña, lo que afecta muy poco la disminución de la presión de la mezcla. El enfriamiento de la mezcla hace que disminuya proporcionalmente la temperatura; más sin embargo, requiere de un tiempo relativamente largo para que esto ocurra. En consecuencia, cómo durante la combustión se genera suficiente cantidad de vapor de agua caliente, el cual se agrega al vapor existente inicialmente en el aire; éste se encuentra en estado de vapor saturado y cómo las paredes del vaso se encuentran a menor temperatura (ambiente), un porcentaje importante condensa en un intervalo de tiempo muy corto, formándose agua en estado líquido.
06