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氣球的鼻祖應是中國古代的雲燈(又叫天燈、飛燈、揚燈、孔明燈等),是透過加熱燈籠內的空氣,使燈籠內的空氣溫度升高,體積膨脹排出一部分,使燈籠內空氣密度減小,總質量減小,總重力減小,當受到的浮力大於總重力,燈籠就可騰空而起。後來,西方人發明的熱氣球也是同樣的道理。要使熱氣球上升或在空中飛行,必須不斷的加熱,停止加熱,氣球內的空氣溫度降低,體積收縮,外部的冷空氣就會進入,總重力就會增大,一旦總重力大於浮力,熱氣球將會下落。
再後來,人們在氣球中充入密度較小的氫氣,當受到的浮力大於氣球的重力時就可上升;升高到一定高度,當浮力等於重力時,就可漂浮在空中;將氣體放出一部分,氣球體積減小,受到的浮力減小,當浮力小於重力時,氣球就可下降。
題主所說氣球應該是在節慶時放飛的氣球,同樣是因為浮力大於重力上升。不過,上升過程中,由於大氣壓的減小,氣球體積會增大,雖然空氣的密度也會減小,但綜合考慮,受到的浮力會增大,所以,氣球會不斷加速上升,直至將氣球脹破。
這個跟自身的重力和氫氣球的浮力相關,當氫氣球的浮力大於重力時,就會呈現升體運動,但不會無限止的上升,當到達一定高度氫氣球會被氣壓撐破。
1.浮力大於重力,就會呈上升運動:根據浮力公式F浮=pgv排,隨著氫氣球裡面所充的氣體的增多,體積不斷增大,v排增大,浮力不斷地增大,當浮力大於氫氣球自身重力時,氣球就會呈升體運動,漂浮在空氣中非勻速上升。
2.氣球上升過程是加速上升的過程:上升速度會不斷增大。因為空氣越往上密度越小,越稀薄,大氣壓越小,而氫氣球內的氣壓不變,隨著氫氣球外邊氣壓變小,氣球內部氣壓會將氣球撐大,氫氣球體積增加,浮力也就不斷增大,所以氣球會加速上升,越向上,上升速度越快。
3.氣球在上升到一定高度會被氣壓撐破:當大氣壓越來越低,氣球內的氣壓會壓迫氣球不斷撐大,以維持內外氣壓平衡,當氣球體積撐大到一定程度,達到氣球的最大張力,氣球會在加速上升的過程中被撐破。
氣球呈現升體運動是由於氣球所充氣體達到一定量,氣球的浮力大於自身重力,就會呈上升運動,由於大氣壓越往高處越稀薄,氣球的體積會逐漸被撐大,氣球的浮力不斷增加,氣球上升過程是加速上升。當氣球體積達到一定程度,就會在加速上升過程中被撐破。