Question

【题目】2016年10月19日，神舟十一号飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接，再次引发了中学生的科研热情。某校兴趣小组的同学制作“孔明灯”，他们将一个薄塑料袋开口向下，并在开口端安装一个很轻的框架，框架上固定一些燃料，燃料点燃后，当灯笼内的空气被加热到一定温度时，灯笼就能腾空而起，如图所示。该“孔明灯”的体积大约为0.02米3，总质量约为6克，环境气温为20℃。下表给出了空气密度与温度的对应关系及相应温度下“孔明灯”内空气重力的大小。请依据表中的相关数据回答问题：

（1）在环境气温下，空气的密度为________千克/米3。

（2）空气密度随温度的变化关系是：__________。

（3）灯内空气的温度至少要达到_________℃，孔明灯才能起飞（忽略燃料质量的变化）。

Answer 1

【答案】1.29 温度越高，空气密度越小 120

【解析】

（1）根据表格中的数据知道，当环境气温为20℃时，空气的密度是1.29千克/米3；

（2）由表格中的数据分析可知，当温度升高时，空气的密度减小，即空气密度随温度的变化关系是：温度越高，空气密度越小；

（3）孔明灯飞起时，受到三个力的作用，即空气的浮力、灯的重力、灯内热空气的重力，且浮力为两个重力之和，即F浮 =G灯 +G热，又因为在空气中受到的浮力是：F浮 =ρ空气 gV=1.2kg/m3 ×9.8N/kg×0.02m3=0.2352N，所以，，故热空气的密度是：，由空气密度和温度的对应关系知道，此时空气的温度在110～120℃之间，较接近120℃，所以，灯内空气的温度至少要达到120℃，孔明灯才能起飞。