科学就在你身边1400字
今天我可真高兴啊!因为我放了孔明灯!
我仔细地观察了孔明灯的形状,发现它的上面是一个较大的纸灯罩,灯罩的下端有一个竹圈,在竹圈上拴着2根互相垂直的细铁丝,在这两根铁丝的交叉点上,有一块大9约平方厘米大小的小蜡块。只见舅舅拿住灯底的左右侧,哥哥展开灯罩,爸爸把蜡块的四周点燃。当我们把小蜡块的四角点燃以后,又让它慢慢吸足气,膨胀后才开始放飞孔明灯了。我双手紧闭着,在心里默默地许下了一个愿,妈妈说:“只有通过自己的努力了,这个愿望才能够实现。”我有些心急,舅舅看出来了,他说:“没关系,慢慢等,它快好了。”孔明灯的灯罩慢慢地膨胀起来了。可过了好一会儿,孔明灯都还没飞起来,在约两分钟左右,孔明灯终于有了上升的迹象,妈妈一松开手,孔明灯就徐徐飞上了天空。原来孔明灯就是这样飞起来的呀,我兴奋得手舞足蹈。
我在放的时候,脑子里就产生了许多疑问:孔明灯它是怎样飞起来的?它为什么会飞起来?它为什么会飞这么高呢……带着这些疑问,我又问自己的亲朋好友,可他们也从没有放过孔明灯,所以他们讲解的也不是很清楚。这时,姨丈告诉我:“你还是快问问电脑这位小老师吧!”我这才开窍,对呀!电脑上肯定会有的!
于是, 我赶紧跑到楼下,打开电脑搜索,结果终于找到了答案。原来孔明灯会飞上天是因为它与现代热气球的原理一样,灯内部经燃烧使空气受热膨胀而升空。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
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。
然而为何热空气会飘浮呢?我们可用阿基米德原理来解释它:当物体与空气同体积,而重量(密度)比空气小时就可飞起,此与水之浮力的道理是相同的。将球内之空气加热,球内之一部份空气会因空气受热膨胀而从球体流出,使内部空气密度比外部空气小,因此充满热空气之球体就会飞起来,而上升的高度最高可达1000m左右。除此之外我还了解了孔明灯的由来,传说是诸葛亮发明的哟!
经过今天的这件事情,我破解了孔明灯的秘密,还明白了热气球的原理。同时我也感悟到:科学无处不在,只要你留心观察,你就会发现——科学就在你身边。
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