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孔明灯

孔明灯又叫天灯，是一种古老的中国手工艺品，在古代多做军事用途。现代多作为祈福之用。

孔明灯其实就是一种灯笼，它是用白结方纸糊制而成的，是根据热气球原理，空气受热膨胀，热空气密度减小，产生向上的力而升空。它的质量主要是椭圆形的竹圈和下端的燃料的质量，因而重心低，在受外力的作用下，重心的偏离小，因此可以在空中稳定上升而不至于翻转。点燃后，当灯笼内的空气被加热到一定温度时，灯笼就能腾空而起。

温度为20 ℃时，空气密度为1.2 kg/m³，下表给出了一些空气密度和温度的对应关系。

温度/℃	90	100	110	120	130
密度/kg·m^－^3	0.97	0.94	0.91	0.88	0.85

(1)点燃灯后，孔明灯内部的空气温度会升高，____________，所以孔明灯可以升空。

(2)孔明灯的重心低是为了_____________。

(3)已知孔明灯的质量为6 g，体积为0.02 m³，在20 ℃的环境中，孔明灯内部空气温度约为________ ℃时，孔明灯才可以升空。

Answer

空气密度会变小 在空中稳定上升而不至于翻转 114

【解析】

(1)由表格可知，空气的温度升高，密度会变小，周围空气密度大于孔明灯内部空气密度，孔明灯所受空气对它的浮力大于自身重力，所以孔明灯升空；(2)文中孔明灯的重心低是为了在空中稳定上升而不至于翻转；(3)当孔明灯浮起时，说明受到的空气浮力刚好等于灯的重力与灯内热空气重力之和，即F浮＝G灯＋G热；1.2 kg/m3×0.02 m3×10 N/kg＝0.006 kg×10 N/kg＋G热； 0.18 N＝ρ热 gV；ρ热＝0.9 kg/m3；由空气密度和温度的对应关系知，在110~120 ℃之间，温度升高10 ℃，空气密度减小0.03 kg/m3，此时的空气密度为0.9 kg/m3，较0.91 kg/m3减小0.01 kg/m3，所以温度升高略大于3 ℃，约4 ℃，即此时的温度约为114 ℃。