谈到孔明灯的起源,不得不提到三国时代的诸葛孔明。当初诸葛孔明是为了要传递军情,才制成了孔明灯,以利联络。又因为天灯状似诸葛孔明头上之帽,也因此天灯又名作孔明灯。当然也有人说这是野史,认为只是个穿凿附会的说法,不管如何,跟诸葛先生连结,让天灯的起源确实有个相当智慧与符合逻辑的推理。
经过多年的发展,后来到了大约清朝道光年间,大陆福建移民也将天灯传入台湾的台北县平溪乡、十分寮地区。据当地父老前辈的口述表示,早年十分地区曾闹过土匪,由於当地处於山区地带,所以村民们自然的都向山中逃躲,等土匪走后,留守在村中的人,就在夜间施放天灯为作为信号,告知在山上避难的村民,可以返家了。恰巧的是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,村民便以放天灯来庆祝,且互报平安。也因此村民又称天灯为祈福灯或平安灯。
于是,放天灯的特殊民俗便绵延一两百年之久。因为近代传媒报导,使天灯的名声大噪,成为台湾的一种家喻户晓的节庆活动,遂拥有众人皆知的“北天灯”之美名,与“南蜂炮”并称。
孔明灯又叫天灯,俗称许愿灯,又称祈天灯。是一种古老的中国手工艺品,在古代多做军事用途。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愿,象征丰收成功,幸福年年。一般在元宵节,中秋节等重大节日施放。
升空原理
孔明灯升空原理图册其原理与热汽球升空一样,就是利用热空气的浮力使其上升,可以用阿基米得原理来解释:当两个物体体积相同时,质量较小的那一方就会浮在质量较大的那一方上,再简单一点,就是密度较小的物体会浮在密度较大的物体上。当孔明灯里的空气受热时,体积就会膨胀,但却只有一定限度的空间(灯的容积),因此,多余的空气分子便会跑出天灯外(如右图),质量便减少,又密度=质量/体积,体积不变,质量减小,灯里的空气密度便跟著变小也就因此浮起。
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
G灯
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,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。
工具和材料
拷贝纸、裁纸刀、剪刀、尖嘴钳、棉线、工业酒精、502胶、电线、棉花、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。
制作步骤
(本文来源于图老师网站,更多请访问http://m.tulaoshi.com/shenghuochangshi/)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。
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。更多相关内容可以查看孔明灯的介绍-孔明灯的制作方法