今日是元宵節(jié),人們都興高采烈的在放飛孔明燈。我們能不能自己制作一個(gè)自制孔明燈去放飛呢?
一、 孔明燈起飛條件
孔明燈“會(huì)飛”原因是:燃料燃燒使周圍空氣溫度升高,密度減小上升,從而排出孔明燈中原有空氣,使自身重力變小,空氣對(duì)它的浮力把它托了起來。
由浮沉條件可知,只有滿足:
F浮>G總=G熱空氣+G燈
即:G燈
時(shí)它才能上升,由此可知它的自重(包括外壺燃料的重力)要很輕才能起飛,輕到什么程度呢?
G燈
G燈<(ρ空氣-ρ熱空氣)gV排,
m燈<(ρ空氣-ρ熱空氣)V排, (1)
空氣的密度可由理想氣體狀態(tài)方程得出?!?/P>
把(2)式代入(1)式可得
可見其能否起飛由燈質(zhì)量和氣溫、熱空氣溫度和孔明燈容積共同決定。
具體數(shù)據(jù)估算如下:
設(shè)當(dāng)天氣溫:T空氣=300K(27℃);大氣壓強(qiáng):1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,p=1.01325×105Pa;孔明燈容積:V容=V排=0.2m×0.25m×0.4m=2×10-2m3;加熱后的空氣溫度:T熱空氣=500K(227℃);?空氣=0.029kg/mol.代入(3)式得:
在上述條件下孔明燈總質(zhì)量在9.44g時(shí),當(dāng)熱空氣溫度升到227℃時(shí)上升。
假設(shè)在上述條件下把孔明燈質(zhì)量減輕成m燈=4g=4×10-3kg,由(3)式變形并代入數(shù)據(jù)得:
即熱空氣溫度只要升高到88℃,孔明燈即可上升。
仍按上述條件,若孔明燈質(zhì)量 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
即m燈≥23.56g,則無論熱空氣溫度升到多高也飛不起來。
由上面分析可知孔明燈要起飛,它的質(zhì)量不能超過一定值,而且質(zhì)量越小所需熱空氣溫度越低,也就越容易起飛。
二、一種簡易孔明燈
在上面分析基礎(chǔ)上,我制成了一種極易起飛的孔明燈,課上一使用學(xué)生興趣盎然,紛紛自己制作,也都獲得了成功。
2.1取材和制作
①取一只大號(hào)極薄的塑料手提袋,手提處剪平。
②取一根長約60cm的細(xì)銅絲(可用多股軟銅線中的一股銅絲),兩端分別系在方便袋口子兩邊。
③在細(xì)銅絲中間包上適量棉花,簡易孔明燈便制成了。如圖。
2.2放飛
選擇沒有風(fēng)的地方(室內(nèi)也可),一人兩手分別捏住方便袋底部兩角,使之開口朝下,并使包有棉花的細(xì)銅絲自然下垂。再在棉花上倒上適量酒精,點(diǎn)燃酒精,幾十秒鐘后,孔明燈便會(huì)騰空而起。
2.3注意 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
?、倬凭藁ú灰颂兀话憧墒箍傎|(zhì)量(方便袋、細(xì)銅絲、酒精棉花的總質(zhì)量)在5g以下較易起飛。
?、诩?xì)銅絲長度要適當(dāng),以使酒精燃燒后不致溶化塑料袋為好,并注意防止失火。
?、廴绻氚阉聛?,事先可在細(xì)銅絲中間再系一根細(xì)銅絲讓它下垂。
Copyright ? 中學(xué)生科技網(wǎng) All Rights Reserved.