答：元宵佳節話天燈，孔明燈為什麼能飛？

知識 03-05

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空少問答

小課堂

第六十五期

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答：孔明燈為什麼能飛？

上周六，空少為大家留了1個問題，來看看空少的解答以及從留言中選出的最佳答案吧！

想要查看原問題背景介紹的朋友們可以點擊《問：元宵佳節話天燈，孔明燈為什麼能飛？》~下面就讓我們來看看空少的解答吧！

空少正解

上期我們講到一種中國古代傳統的手工藝品孔明燈，它形如燈籠，點起燈來能飛在空中，有多個地區在元宵節、中秋節等節日有放孔明燈的習俗，是一種祈福的道具，而且既浪漫又神秘。

那麼，為什麼孔明燈能飛？

點亮的孔明燈

這其中包含了我們大氣科學的簡單原理，雖不複雜卻很實用。孔明燈其實就是比較小巧的「熱氣球」，是古人智慧的創造。

十八世紀，法國造紙商孟格菲兄弟在歐洲發明了現代的熱氣球。他們受碎紙屑在火爐中不斷升起的啟發，用紙袋把熱氣聚集起來做實驗，使紙袋能夠隨著氣流不斷上升。1783年6月4日，孟格菲兄弟在里昂安諾內廣場做公開表演，一個圓周為110英尺（約33.5米，相當大）的氣球升起，飄然飛行了1.5英里（約2.4千米）。同年9月19日，在巴黎凡爾賽宮前，孟格菲兄弟為國王、王后、宮庭大臣及13萬巴黎市民進行了熱氣球的升空表演。同年11月21日下午，孟格菲兄弟又在巴黎穆埃特堡進行了世界上第一次熱氣球載人空中飛行，飛行了25分鐘，飛越半個巴黎之後降落在義大利廣場附近。這次飛行比萊特兄弟的飛機飛行早了整整120年。

啟發了孟格菲兄弟的「碎紙屑在火爐中不斷升起」原理在於熱空氣膨脹密度降低，比周圍的空氣密度低，輕者為上重者為下，帶著紙屑向上飛。通常的熱氣球，是加熱氣球里的空氣，膨脹起來的氣球里密度比周圍的空氣小，空氣和水能浮起船一樣，因為壓力差的問題，對於排開一定體積空氣的物體（氣球）產生向上的浮力，浮力與氣球體積對應的空氣相同，而氣球內的熱空氣密度更低、重量更小，就被空氣浮力「托起來」了。

熱氣球：底部加熱

來看孔明燈，孔明燈主體大都以竹篦編成支架，用紙糊成燈罩，燈內的體積已經確定了，未點燃時燈內外都是空氣。點燃底盤上放置的松脂後，燈內的空氣加熱膨脹，但是燈就這麼大，又不是完全密閉的，所以空氣跑出去一些，也就是說內部的熱空氣重量是小於這個體積對應的普通空氣的重量的。

我們平時生活在大氣中，都會受到浮力，只是力太小我們感受不到。我們人體或者孔明燈體積對應的空氣重量（受到地球吸引叫做重力）就等於周圍空氣產生的浮力，剛才說了孔明燈內加熱空氣、同體積下密度較低，也就是說孔明燈點燃後它受到的浮力大重量小。如果孔明燈受到的浮力比其熱空氣重力大出來的差比框架的其他東西（也就是竹篦支架、紙燈罩、松脂等）的重量還大，孔明燈就可以在浮力作用下飛起來。大氣的密度是越往高處越低的，孔明燈上升到一定高度後，向下的重力就和向上的浮力平衡，就不再上升了。

這一點和我們平時往密封氣球里充氫氣相似又不同。密封氣球沒有進去空氣或者進入的少，充了大量氫氣膨脹了一定體積，因為氫氣比同體積的空氣輕，所以依據同樣的浮力原理，浮力大於重力則氣球上升，這是相同點；不同點在於孔明燈體積已經確定（實際紙燈罩會有一點變化，但近乎不變化），浮力也已經確定，加熱後是空氣跑出去一部分所以總重量減小，而密封的氫氣球只要不充太多炸了，多充氫氣體積就更大、浮力也更大。

孔明燈：只要上邊「罩得住」熱空氣

放孔明燈首先要注意防火的問題，孔明燈是紙做的燈罩，要注意不要燒到燈罩，另外要遠離樹木花草、易燃物等物體和設施。

而有鑒於原理，放孔明燈時也有一些注意事項。首先放之前檢查孔明燈是否有破損，發現有破損，請用紙粘好，不然兜不住熱空氣，壓力差、浮力也就無從談起；風力過大會導致熱空氣流失，孔明燈無法正常升空，風力大於4級以上請不要燃放，而且風大很容易導致傾斜引起燈體被燒；點火後，將進氣口盡量壓低，以減少熱氣流失，但也不可太低，以免氧氣不足而熄火；因為孔明燈內加熱需要一定時間，點火後拉直四周的控制線，等孔明燈內的熱氣溫度足夠之後，慢慢鬆開控制線以維持燈頭穩定上升，而底部的控制線必須要控制燈體上升之速度與高度。

留言區·精選

@ 沐小小沐

將裡面的火燭點燃之後，內部空氣會因加熱膨脹使部分空氣輸出，導致內部密度減小，根據Archimede原理，同體積的氣體，內部密度小於空氣密度，即，浮力大於重力，根據Newton第二定律，使孔明燈做向上的加速運動。從而孔明燈可以飛起來啦