Question

【題目】2016年10月19日，神舟十一號飛船與天宮二號空間實驗室成功實現自動交會對接，再次引發了中學生的科研熱情。某校興趣小組的同學制作“孔明燈”，他們將一個薄塑料袋開口向下，并在開口端安裝一個很輕的框架，框架上固定一些燃料，燃料點燃后，當燈籠內的空氣被加熱到一定溫度時，燈籠就能騰空而起，如圖所示。該“孔明燈”的體積大約為0.02米3，總質量約為6克，環境氣溫為20℃。下表給出了空氣密度與溫度的對應關系及相應溫度下“孔明燈”內空氣重力的大小。請依據表中的相關數據回答問題：

（1）在環境氣溫下，空氣的密度為________千克/米3。

（2）空氣密度隨溫度的變化關系是：__________。

（3）燈內空氣的溫度至少要達到_________℃，孔明燈才能起飛（忽略燃料質量的變化）。

Answer 1

【答案】1.29 溫度越高，空氣密度越小 120

【解析】

（1）根據表格中的數據知道，當環境氣溫為20℃時，空氣的密度是1.29千克/米3；

（2）由表格中的數據分析可知，當溫度升高時，空氣的密度減小，即空氣密度隨溫度的變化關系是：溫度越高，空氣密度越小；

（3）孔明燈飛起時，受到三個力的作用，即空氣的浮力、燈的重力、燈內熱空氣的重力，且浮力為兩個重力之和，即F浮 =G燈 +G熱，又因為在空氣中受到的浮力是：F浮 =ρ空氣 gV=1.2kg/m3 ×9.8N/kg×0.02m3=0.2352N，所以，，故熱空氣的密度是：，由空氣密度和溫度的對應關系知道，此時空氣的溫度在110～120℃之間，較接近120℃，所以，燈內空氣的溫度至少要達到120℃，孔明燈才能起飛。