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孔明灯起飞条件


来自:临沂东汉孔明灯厂 发布日期:2013/6/23 浏览统计:2407

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。

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