为什么孔明灯会飞上天呢
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发布时间：2022-04-21 11:35
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时间：2023-09-25 01:03
孔明灯，相传是三国时期诸葛亮发明的。它是利用热空气比空气轻，在空气中上升的原理制成的。 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。
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<F浮-G热空气
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<F浮-G热空气=ρ空气gV排-ρ热空气gV，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℃)；?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。
热心网友
时间：2023-09-25 01:04
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时间：2023-09-25 01:04
