[物品器具] 简易孔明灯制作

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。

1 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。

2 一种简易孔明灯

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。
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。
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。
③在细铜丝中间包上适量棉花，简易孔明灯便制成了。
http://www.izheteng.com/diy/diy-hot-air-balloon.html?replytocom=443

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).
2.取蜡烛一个,固定在没密封的底面上(固定在底面中间).
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".
5.要飞的时候把蜡烛点上就OK~了.


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。

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。

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。