熱氣球工作原理
使“熱氣球”升降的力只能用以下兩種原理來解釋。
壹、流體動力學原理:
從“火風車”實驗中我們不難看到,火的上方有壹股上升的氣流。就是這股氣流使“火風車”轉動起來。我們不訪做壹個實驗,用透明塑料薄膜做成壹個直徑大約600mm,高大約750mm的孔明燈,在孔明燈正下方開口處點燃壹盞酒精燈,酒精燈周圍點上幾根蚊香,給孔明燈內註入白色的煙霧,可以看出煙霧在孔明燈內形成了對流(如圖所示),火焰正上方煙霧向上流動速度較大,而且火焰越大,流速也越大。遠離火焰的周邊區域,煙霧湍流的速度較小。由此可見,上升氣流對孔明燈頂部產生了流體動力作用。這個力的大小與流體的質量和流速有關,而流速又與火焰的大小有關(熱氣球就是利用火的大小來控制升降的)。實驗表明,孔明燈周邊有氣體流出,但發現火焰下方也有空氣流進孔明燈內,在補充外流空氣的同時,也補充了火焰燃燒所需要的氧氣。
二、分子動量原理:
分子運動的動量 P=mv,對物體產生的作用力F=(P1-P0)/t。在單位時間內,作用力的大小與沖量(動量差)有關,沖量越大,作用力也越大。動量的大小又與分子的質量和分子運動速度大小有關。分子質量越大、運動速度越大,分子動量也越大。由此可見,孔明燈中有壹定量的二氧化碳時,由於二氧化碳的分子量比空氣的平均分子量大,所以上升力會明顯增大。
阿基米德原理中的“浮力”,實值上是浸沒在靜止流體中的物體上下表面所受到的壓力差產生的,是屬於流體靜態力學。“熱氣球”和“孔明燈”的升降原理,應該用“流體動力學”來解釋.