孔明灯为什么能飞起来?
孔明灯结构
孔明灯的结构可分为主体与支架2部份,主体大都以竹篦编成,次用棉纸或纸糊成灯罩,底部的支架则以竹削成的篦组成。孔明灯可大可小,可圆形也可长方形。一般的孔明灯是用竹片架成圆桶形,外面以薄白纸密密包围而开口朝下。
欲点灯升空时,在底部的支架中间绑上一块沾有煤油或花生油的粗布或金纸,放飞前将油点燃,灯内的火燃烧一阵后产生热空气,孔明灯便膨胀,放手后整个灯会冉冉飞升空,如果天气不错,底部的煤油烧完后孔明灯会自动下降。
孔明灯起飞条件
孔明灯“会飞”原因是:燃料燃烧使周围空气温度升高,密度减小上升,从而排出孔明灯中原有空气,使自身重力变小,空气对它的浮力把它托了起来。
由浮沉条件可...全部
孔明灯结构
孔明灯的结构可分为主体与支架2部份,主体大都以竹篦编成,次用棉纸或纸糊成灯罩,底部的支架则以竹削成的篦组成。孔明灯可大可小,可圆形也可长方形。一般的孔明灯是用竹片架成圆桶形,外面以薄白纸密密包围而开口朝下。
欲点灯升空时,在底部的支架中间绑上一块沾有煤油或花生油的粗布或金纸,放飞前将油点燃,灯内的火燃烧一阵后产生热空气,孔明灯便膨胀,放手后整个灯会冉冉飞升空,如果天气不错,底部的煤油烧完后孔明灯会自动下降。
孔明灯起飞条件
孔明灯“会飞”原因是:燃料燃烧使周围空气温度升高,密度减小上升,从而排出孔明灯中原有空气,使自身重力变小,空气对它的浮力把它托了起来。
由浮沉条件可知,只有满足:
F浮>G总=G热空气+G灯
即:G灯
把(2)式代入(1)式可得
把(2)式代入(1)式可得
可见其能否起飞由灯质量和气温、热空气温度和孔明灯容积共同决定。
具体数据估算如下:
设当天气温:T空气=300K(27℃);大气压强:1标准大气压,p=1。01325×105Pa;孔明灯容积:V容=V排=0。2m×0。
25m×0。4m=2×10-2m3;加热后的空气温度:T热空气=500K(227℃);ρ空气=0。029kg/mol。代入(3)式得:
在上述条件下孔明灯总质量在9。44g时,当热空气温度升到227℃时上升。
假设在上述条件下把孔明灯质量减轻成m灯=4g=4×10-3kg,由(3)式变形并代入数据得:
即热空气温度只要升高到88℃,孔明灯即可上升。
仍按上述条件,若孔明灯质量
即m灯≥23。
56g,则无论热空气温度升到多高也飞不起来。
由上面分析可知孔明灯要起飞,它的质量不能超过一定值,而且质量越小所需热空气温度越低,也就越容易起飞。收起