我们一起学科学之热气球的故事

我们一起学科学     发布时间:2020/7/17 10:57:33     访问量:

人类对天空的向往之情存在已久,由最早的奴隶社会对天空的崇敬,到万户乘坐火箭上天成为“世界航天第一人”,这中间的转变展示了人类社会科学的进步,思想的发展,更透露出了人类对天空的好奇。

那么人类是什么时候探索的天空呢?万户以后的两个世纪也就是1783年,法国造纸商,发明家孟戈菲兄弟,约瑟夫—米歇尔·孟戈菲和雅克—艾蒂安·孟戈菲两人发明了一款飞行器,第一次安全的将人类送上了天空,这款飞行器就是——热气球。


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现代版本的热气球看起来非常的好看,但在孟戈菲兄弟刚刚发明热气球的时候,热气球只是由几块糊纸浆布的拼接而成,拼接的部位用扣子扣上。看似简陋但在当时,这个热气球非常的完美。1783年9月19日,在凡尔赛宫的公园中,孟戈菲兄弟在路易十六面前用这样纸糊的热气球进行了载动物的升空实验,乘气球的是一只羊,一只鸭子和一只公鸡。这三个动物被关在了圆形的篮子里,然后他们用绳子把篮子固定在气球上。气球被释放之后升到500米左右的高度,在空中持续了8分钟并飞行了3500米左右。气球降落时,三只动物安然无恙:这次实验证明了升空不会导致死亡。有意思的是为了奖赏它,乘气球的那只羊被送入国王的动物园。两个月后他们用热气球进行了第一次载人飞行实验。气球从巴黎西部的布洛涅林园起飞,在空中持续了25分钟,最后降落在今巴黎十三区的意大利广场附近。此举令世人震惊不已,所以孟戈菲兄弟被推荐为科学院院士。他们父亲被封为贵族,他们继而成为骑士。他们格言是 sic itur ad astra(我们将这样走到星星那边),由此可见他们的雄心壮志。

那么他们是怎么发明热气球的呢?1782年约瑟夫把纸屑扔到火炉中时无意中发现纸屑不断上升,由此受了很大的启发。不过他们在实验过程中也走过错误的方向,他们当时以为是烟致使立方体上升,因此故意用湿草和羊毛烧火产生浓烟。那么事实上并不是烟气产生了升力而是因为热量。地球上的物体都有质量都有密度,空气也是如此,相同体积的空气,温度不同,它们的密度、质量也不同。这就像水和冰,水结成冰后密度变小。把冰块按入水底,它总漂上来,就是因为冰比水密度小的缘故。气球升空的原理简单地说就是:球囊内空气被加热后密度变小,质量轻于球囊外相同体积的冷空气,于是球囊产生浮力而升空(像冰块在水中上浮一样)。对航空器而言,我们把这一浮力叫做升力。我们可以做一个小实验来直观的感受下热空气的上升。

相信同学们迫不及待想动手试一试了,但由于由明火所以实验过程一定要注意安全噢!


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其实在我国古代的孔明灯就是利用相同原理升空的,我们制作一个孔明灯也是可以看到效果,不过因为和热气球使用的动力一样是火焰,所以随意投放孔明灯会导致火灾的产生,我们已经很少能见到孔明灯的投放了。同学们可要按耐住自己的小心思咯。


(供稿:岳浩)

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