2020年三支一扶公基备考丨热气球背后的冷知识(3)

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【考点3】热气球的原理

1.热气球升空之谜

根据阿基米德原理，我们可以尝试用下面的公式去计算空气中热气球的浮力：

浮力=ρ气体密度*g*V排，(V排排开空气的体积)

因此，很多人以为，热气球能升空是因为对里面的空气加热，空气受热膨胀，使热气球体积增大，也就是增大了V排，所以它受到的浮力也增大，浮力大于重力就能升空了!但这种说法是错误的!正确的解释应该是：热气球升空的原理是对里面的空气进行加热后，空气受热膨胀，就会逸散出来，导致热气球内部热空气密度变小，而外部冷空气密度大，通常空气加热后密度减小，温度达到100℃，密度约为0.95kg/m3，是未加热空气的1/1.3。根据阿基米德的浮力公式，可知热气球外部冷空气密度大，内部空气密度小，从而外部空气对热气球产生浮力作用(对航空器而言，通常将该浮力成为升力)，致使热气球上浮，而并不是因为体积的变化，事实上热气球在球囊一定的情况下，排开空气的体积近似不变的。

类似的氢气球、氦气球能够飞上天，就是因为气球里面的氢气和氦气密度比空气小，所以才能浮上去。

2.热气球升降控制

上面我们知道了热气球飞行原理是根据热空气轻于冷空气而产生的升力，那么热气球是如何控制上升和下降的呢?

通过燃烧器点火，熄火的间隔时间长短调整球囊内温度来控制热气球的上升和下降，利用不同高度层的风向来控制和调整自己的前进方向，热气球的飞行速度与风速相同。

(1)当热气球需要上升时，将排气阀关闭，热空气产生的升力大于重力，于是气球上升;

(2)当热气球需要保持高度时，升力与重力相等，热气球既不上升也不下降;

(3)当热气球需要下降时，将排气阀打开，空气变冷，升力小于重力，于是气球下降。

3.热气球所受的升力(浮力)

那么热气球在飞行过程中，其受到的升力(浮力)有无变化呢?

对此需要具体情形具体分析，不能一概而论!

(1)当热气球处于上升状态时，必然升力大于重力;

(2)当热气球处于平衡状态，即静止于空中某个位置时，必然升力等于重力，实现二力平衡;

(3)当热气球处于下降状态时，必然升力小于重力，利用重力作用，实现下降。

关于热气球的一系列小知识，你都搞懂了吗?下面来检测一下吧~~

【习题演练】

(单选)热气球可以带我们飞跃山丘，实现“飞天观景”的美好享受。提及热气球，每个人总是心生向往。那么关于热气球下列说法正确的有( )

A.中国古代著名的“孔明灯”就是热气球的最早雏形，如今热气球也成为了一个体育项目

B.热气球由球囊、吊篮和燃料三部分构成

C.热气球能升空是因为其内部空气被加热，空气受热膨胀，使热气球体积增大，从而使其受到的浮力大于重力

D. 空中的热气球在任何时候其所受浮力都大于其所受重力

【答案】A

【解析】中国古代著名的“孔明灯”就是热气球的最早雏形。今天，热气球作为一个体育项目正日趋普及，它曾创造上升34668米高的纪录，A项说法正确。热气球，由球囊、吊篮和加热装置三部分构成，B项说法错误。热气球升空的原理是对里面的空气进行加热后，空气受热膨胀，就会逸散出来，导致热气球内部热空气密度变小，而外部冷空气密度大，根据阿基米德的浮力公式，可知热气球外部冷空气密度大，内部空气密度小，从而外部空气对热气球产生浮力作用，致使热气球上浮，C项说法错误。当热气球处于上升状态时，必然升力大于重力;当热气球处于平衡状态，即静止于空中某个位置时，必然升力等于重力，实现二力平衡;当热气球处于下降状态时，必然升力小于重力，利用重力作用，实现下降。D项说法错误。因此本题答案为A。

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