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孔明灯的原理与热气球的原理相同,皆是利用热空气之浮力使球体升空。然而为何热空气会飘浮呢?我们可用阿基米德原理来解释它:当物体与空气同体积,而重量(密度)比空气小时就可飞起,此与水之浮力的道理是相同的。将球内之空气加热,球内之一部份空气会因空气受热膨胀而从球体流出,使内部空气密度比外部空气小,因此充满热空气之球体就会飞起来。 热空气气球的升力可以根据计算表来确定,不 要任何换算(图1)。但是必须知道纸气球的直径和纸气球内外的气温(按摄氏计算)。比方说纸气球的直径是2公尺,球内的气温是80度,球外温度是10度。在计算表左横轴上我们找到80度的那个点,从这一点向上引一条线,一直引到与球外温度10度相交叉的地方为止。由这一点从左向右画一条线,直画到与右边这个表里标志著气球直径2公尺的线交叉为止。然后从新得出来的这一点向下引一条线,引到图表右边那一半横轴上。这样在横轴上就可以找到升力的大小是多少克。在我们这个例子中升力是400克。在预算时,球内气温可按摄氏零上75度来计算,而球外空气的温度可按当时平均气温来计算(夏天是摄氏零上15度)。
它是“利用热空气比空气轻,在空气中上升的原理制成的”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。孔明灯自身的重量对它的上升有很大的影响,如果灯的自重为4千克,那么热空气温度只要升高到88℃,孔明灯即可上升。理论上说,如果孔明灯的重量超过23.56g,则无论热空气温度升到多高也飞不起来。
孔明灯的原理作者:liuxinyuan2012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灯时它才能上升,由此可知它的自重(包括外壶燃料的重力)要很轻才能起飞,轻到什么程度呢?G灯G灯<(ρ空气-ρ热空气)gV排,m灯<(ρ空气-ρ热空气)V排, (1)空气的密度可由理想气体状态方程得出。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。
孔明灯,我听大人们讲,之所以叫孔明灯,一来是做出来后的天灯有点像孔明先生所戴的帽子,二来我们的民间是这样说出孔明灯的由来的。当年孔明被司马懿围困,全军上下束手无策,诸葛亮妙计一出,命人拿来白纸千张,糊成无数个天灯,再利用烟雾向上的引力带着它们升空,一个个小小的天灯升起,加上营内的人咋呼着:“诸葛先生坐着天灯突围啦!”,司马懿竟然信以为真,被蒙骗了过去。此计救了诸葛先生一命。 孔明灯起源及结构简介 孔明灯又叫天灯,相传是由三国时的诸葛孔明所发明。当年,诸葛孔明被司马懿围困於平阳,无法派兵出城求救。孔明算准风向,制成会飘浮的纸灯笼,系上求救的讯息,其后果然脱险,於是后世就称这种灯笼为孔明灯。另一种说法则是这种灯笼的外形像诸葛孔明戴的帽子,因而得名。 现代人放孔明灯多作为祈福之用。男女老少亲手写下祝福的心愿,象徵丰收成功,幸福年年。 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。
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
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