物品器具 简易孔明灯制作

星辰创作

　　简易孔明灯制作

　　以往在教完浮沉条件的应用一节之后，我布置学生自制孔明灯，但他们制作的孔明灯都飞不起来，其原因是他们制作的孔明灯不满足起飞条件。
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　　1 孔明灯起飞条件
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4 K( W+ j. T4 K6 T9 n2 I　　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。

# b* E9 P7 R  b) J" N　　由浮沉条件可知，只有满足：

0 [+ O/ _- k5 h2 p7 g# k- N5 U　　F浮>G总=G热空气+G灯
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　　即：G灯<F浮-G热空气

, S" D3 m# \! A/ P' V% E8 i$ [　　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？

1 u/ D! Z; w' i' M　　G灯<F浮-G热空气=ρ空气gV排-ρ热空气gV，
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　　G灯<(ρ空气-ρ热空气)gV排，

& ~4 C$ J: ]; ], F7 \/ Q+ S　　m灯<(ρ空气-ρ热空气)V排， (1)
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0 N; W& G0 Y0 o- ]1 ?2 S　　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

/ S3 x  s- A! M# f+ T. [& e　　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。

' j) ?$ U6 R7 v0 k5 X2 t　　具体数据估算如下：
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* _" b% M+ h  _1 L% G0 T- T　　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：
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% P6 s- O* W+ @3 k9 c　　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：

# \& @* A% ~4 \/ i$ v　　即热空气温度只要升高到88℃，孔明灯即可上升。
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　　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。
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　　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。

- K- T' g5 H' |+ P' M2 ]9 g+ N　　2 一种简易孔明灯
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　　在上面分析基础上，我制成了一种极易起飞的孔明灯，自己制作，也获得了成功。

$ s4 D- N, z  X. }　　2.1.取材和制作

　　①取一只大号极薄的塑料手提袋，手提处剪平。
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* d" D3 w9 u& }3 x! f' J3 k　　②取一根长约60cm的细铜丝(可用多股软铜线中的一股铜丝)，两端分别系在方便袋口子两边。

$ {8 K6 c- K* \' C　　③在细铜丝中间包上适量棉花，简易孔明灯便制成了>
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　　2.1.2

　　1.取纸张(不要太重的纸),做成垃圾筒的形状(圆柱体,如果能做成热气球状最好,两底面的其中一个底面密封).
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+ M3 K2 \3 a) ^0 r) Q# F# u　　2.取蜡烛一个,固定在没密封的底面上(固定在底面中间).

- a* L; n: H2 o6 T　　3.在没密封的底面中间挂一小物体(主要是用来平衡整体用的,不然飞到一半可能纸筒会倒过来).

　　4.在纸筒上写上"文字 图案".
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　　5.要飞的时候把蜡烛点上就OK~了.
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　　2.2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。

; z9 m' ]* `  @6 i　　2.3注意

　　①酒精棉花不宜太重，一般可使总质量(方便袋、细铜丝、酒精棉花的总质量)在5g以下较易起飞。

　　②细铜丝长度要适当，以使酒精燃烧后不致溶化塑料袋为好，并注意防止失火。

& U  F! l! t; B: d! H/ ?5 Z　　③如果想把它拉下来，事先可在细铜丝中间再系一根细铜丝让它下垂。
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