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揭秘热气球工作原理
发布时间:2017-8-11 14:51:45

 

使“热气球”升降的力只能用以下两种原理来解释。

一、流体动力学原理:

   从“火风车”实验中我们不难看到,火的上方有一股上升的气流。就是这股气流使“火风车”转动起来。我们不访做一个实验,用透明塑料薄膜做成一个直径大约600mm,高大约750mm的孔明灯,在孔明灯正下方开口处点燃一盏酒精灯,酒精灯周围点上几根蚊香,给孔明灯内注入白色的烟雾,可以看出烟雾在孔明灯内形成了对流(如图所示),火焰正上方烟雾向上流动速度较大,而且火焰越大,流速也越大。远离火焰的周边区域,烟雾湍流的速度较小。由此可见,上升气流对孔明灯顶部产生了流体动力作用。这个力的大小与流体的质量和流速有关,而流速又与火焰的大小有关(热气球就是利用火的大小来控制升降的)。实验表明,孔明灯周边有气体流出,但发现火焰下方也有空气流进孔明灯内,在补充外流空气的同时,也补充了火焰燃烧所需要的氧气。

二、分子动量原理:

分子运动的动量 P=mv,对物体产生的作用力F=(P1-P0)/t。在单位时间内,作用力的大小与冲量(动量差)有关,冲量越大,作用力也越大。动量的大小又与分子的质量和分子运动速度大小有关。分子质量越大、运动速度越大,分子动量也越大。由此可见,孔明灯中有一定量的二氧化碳时,由于二氧化碳的分子量比空气的平均分子量大,所以上升力会明显增大。

阿基米德原理中的“浮力”,实值上是浸没在静止流体中的物体上下表面所受到的压力差产生的,是属于流体静态力学。“热气球”和“孔明灯”的升降原理,应该用“流体动力学”来解释.

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