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孔明灯与化学

2011-05-24 07:11阅读：

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孔明灯与化学
元宵节是我国的重要传统节日，“接汉疑星落，依楼似月悬。”是唐代著名诗人卢照邻对其盛况的写照，我国许多地方至今仍保留着燃灯放焰、共吃元宵的风俗。 孔明灯与化学
（1）某红焰烟花的配方中包括硫、木炭粉、硝酸锶【Sr(NO3)2】等。
①硝酸锶中Sr的化合价为： ；
②写出硫燃烧的化学方程式：
；
（2）燃放孔明灯（如右图）祈福成为了元宵节的新风尚。小新同学想自制孔明灯，为了使它能飞得更高、更远、更安全，选择作为灯罩的材料应质轻且 ；选择的燃料应燃烧热值大且 ；
（3）我市已禁止燃放孔明灯，因为孔明灯燃烧时外焰温度高达300多度，一旦飘落到加油站、液化气站、油库等地，孔明灯会 而引发火灾。（填序号）
A．提供可燃物 B．供给氧气 C．使温度达到可燃物的着火点
参考答案：
（1）①+2 ②S+O2 点燃 SO2
（2）不易燃烧 燃烧时间长
（3）C
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孔明灯又叫天灯，相传是由三国时的诸葛孔明（即诸葛亮）所发明。当年，诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。孔明算准风向，制成会飘浮的纸灯笼，系上求救的讯息，其后果然脱险，于是后世就称这种灯笼为孔明灯。另一种说法则是这种灯笼的外形像诸葛孔明戴的帽子，因而得名。
孔明灯渊源
　　现代人放孔明灯多作为祈福之用。男女老少亲手写下祝福的心 孔明灯与化学 孔明灯
愿，象征丰收成功，幸福年年。 　　大约于清朝道光年间，先民由大陆福建省惠安、安溪等县传入台湾的台北县、平溪乡、十分寮地区，即基隆河的上游。据十分寮地区父老前辈的口述表示，早年于前清年间十分地区闹过土匪，由于地处山区，所以村民都向山中逃过,待土匪走后，留守在村中的人，就在夜间施放天灯做为信号，告知山上避难的村民，可以下山回家了，也借此种方式向村民报平安。由于当日由山上避难回家的日子，正是农历正月十五即是元宵节，从此以后，每年的元宵节，十分地区的村民便以放天灯的仪式来庆祝，且向邻村的村民互报平安。也因此十分地区的村民又称天灯为“祈福灯”或“平安灯”。

孔明灯结构

　　孔明灯的结构可分为主体与支架2部份，主体大都以竹篦编成，次用棉纸或纸糊成灯罩，底部的支架则以竹削成的篦组成。孔明灯可大可小，可圆形也可长方形。一般的孔明灯是用竹片架成圆桶形，外面以薄白纸密密包围而开口朝下。 　　欲点灯升空时，在底部的支架中间绑上一块沾有煤油或花生油的粗布或金纸，放飞前将油点燃，灯内的火燃烧一阵后产生热空气，孔明灯便膨胀，放手后整个灯会冉冉飞升空，如果天气不错，底部的煤油烧完后孔明灯会自动下降。

自制孔明灯

　　工具和材料：A.拷贝纸 B.裁纸刀 C.剪刀 D.尖嘴钳 E.棉线 F.工业酒精 G.502胶 H.电线 I.棉花 J.竹条； 　　注意事项：孔明灯必须要在无风的天气和空旷的场地上放飞，否则不但不能飞上天，而且可能会引起火灾。放飞时，需要2－3人的共同协力，强烈要求有成年人陪同。另外，可以在孔明灯底部拴上线，这样既可以重复放飞，又能控制起飞高度和范围，避免引起火灾。 　　步骤 　　A.用裁纸刀将竹条削到厚薄3毫米以内，然后，把竹条弯成一个圈，用棉线或502胶固定。竹子有弹性，竹圈可能会不圆，可以用小火烤一烤，使竹圈固定成圆形。 　　B.用尖嘴钳把废电线外面的绝缘层去掉就可以得到细铜丝。不过，铜丝不能太细，否则容易烧断，可以用3根铜丝拧在一起避免这个问题。 　　C.用薄纸剪成如图所示规格的纸片.将第一张纸片的一边与第二张的一边粘在一起,再将第三张,第四张......依次同样粘上去,直到拼成一个两端漏空,直径约60厘米的球状物.再剪一张圆形薄纸片,把上面圆空口糊住.待干后,把气球吹胀,找一条薄而窄的竹条,弯成与下面洞口一样大小的竹圈,在竹圈内交叉两根互相垂直的细铁丝,并系牢在在竹圈上,再把竹圈粘牢在下面洞的纸边上,糊成的气球不能漏气 　　D.把铜丝绑在竹圈两端，再把做好的灯罩粘在竹圈上。在铜丝上绑上棉花，浸上酒精，点燃后就可以放飞了。孔明灯不能太小，否则很难升上天。 　　放飞 　　选择晴朗无风的夜晚，一人拿住灯底的左右侧，另一人用酒精将脱脂棉浸透后点燃，直到双手感到孔明灯有上升之势，即慢慢放开双手，孔明灯便徐徐飞起，上升高度可达1000m左右。 　　升空程序建议: 　　孔明灯之制作方法简单，但升空时受到场地与天候之影响较狻大。风大时易将灯体吹斜而使灯体烧毁，下雨时易将灯体淋湿而无法放飞，因此最好走在无风的时候施放。 　　1.先将灯体撑开，并于四周与底部系上控制线。 　　2.填装燃料。 　　3.点火后，将进气口尽量压低，以减少热气流失，但亦不可过低，以免氧气不足而熄火。同时四周之控制线必须拉直。 　　4.加热直至灯体内之热气温度足够后，四周控制线慢慢松开，以维持灯体稳定上升，而底部之控制线必须控制灯体上升之速度与高度。 　　5.球体升空后可以线控制其高度、方向，亦可任其自由飘浮，至此升空完成。

孔明灯起飞条件

　　孔明灯“会飞”原因是：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。

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