孔明灯能上升多高?
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 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。 放飞 选择没有风的地方(室内也可),一人两手分别捏住方便袋底部两角,使之开口朝下,并使包有棉花的细铜丝自然下垂。再在棉花上倒上适量酒精,点燃酒精,几十秒钟后,孔明灯便会腾空而起。 上升高度可达1000m左右。
标签:孔明灯,多高,上升