空气的相对分子质量 空气的相对质量是多少
梦想翱翔:人类飞天的探索与启示
“欲与天公试比高……”这句诗,唤起了我们对飞天的无尽向往。自古以来,飞天一直是人类心中的梦想,引领我们不断前行,从纸鸢、氢气球到现代的高级飞行器。
在探索航空航天领域的过程中,我们发现了三种主要的飞行方法。
方法一:轻于空气,飘然欲仙
在标准状况下,空气具有一定的相对分子质量。若能找到比空气分子量更小的东西,它便能在空气中飘浮。如氢气球、氦气球等,若其足够“轻”,甚至能带人飞翔。
历史上,晚清的军工专家华蘅芳就曾制造出第一个氢气球。他利用强酸与金属反应产生的氢气,为气球充气。热气球也是我们熟悉的飞行工具,它利用热气代替轻于空气的氢气或氦气,达到轻于空气的目的。
热气球与氢气球在飞行方向上难以控制。为了更好地掌握飞行姿态和方向,人们基于“变得更轻”的思想,设计制造了飞艇。
飞艇内部填充比空气更轻的气体(通常使用安全性更好的氦气),提供升力。通过安装发动机,为飞艇水平移动提供动力,从而控制飞行姿态。
方法二:制造压差,仿生鸟翼
鸟类能飞翔的秘密在于它们能制造空气压差。当鸟儿在空中滑翔时,其翅膀上、下部的空气流速形成压强差,产生升力。
早期人类曾试图模仿鸟的飞行状态,如鲁班的木鸟、达·芬奇的扑翼飞机。但因缺乏对空气动力学原理的理解而失败。随着人们对空气动力学的了解加深,研制出类似风筝的固定翼飞行器,现代飞机得以诞生。
无论是风筝、螺旋桨、喷气式飞机还是直升机,它们的飞行原理都是通过制造压差来获得升力。
方法三:反作用力,冲破地球引力
若要冲出地球,前两种方法或许不再适用。此时需要借助其他力量实现飞行,如火箭。
火箭内部不仅携带燃料还携带氧化剂,发动机无需依赖外部空气即可工作。燃料和氧化剂在发动机燃烧室里燃烧,产生高压气体从喷管高速,为火箭提供升力。
这种向下物质获得反作用力的方法早在17世纪就被牛顿描述过:“以一定速度向后抛出一定质量时,会受到一个反作用力的推动。”
在现代航空航天器中,设计师们往往综合运用这三种方法来构建飞行器。
尽管人类已掌握的飞行方式有限,但随着科技的进步和人类智慧的不断发掘,未来一定会有更多飞天的方法等待我们去发现和探索。