单选题
由于气球要向外散热,因此热气球娶维持飞行高度,必须进行( )。
A
持续性加热
B
自动投放张舱物
C
间歇式加热
D
手动扩张气囊
答案解析
正确答案:C
解析:
这道题考查的是热气球飞行的基本原理及能量守恒在其中的应用。
**解析如下:**
1. **热气球的升力原理**:
热气球是利用阿基米德原理(浮力定律)飞行的。球囊内的空气被加热后,密度变小,使得球囊内热空气的重量加上气球本身结构的重量,小于同体积外部冷空气的重量,从而产生向上的浮力。当浮力大于重力时,气球上升;当浮力等于重力时,气球悬浮或维持高度;当浮力小于重力时,气球下降。
2. **热量散失与维持高度**:
题目中指出“气球要向外散热”。在实际飞行中,球囊内的热空气会通过球囊材料向外界冷空气传导热量,同时通过排气口等途径散失热量。这导致球囊内空气温度逐渐降低,密度增大,浮力随之减小。如果不采取措施,气球会因为浮力不足而缓慢下降。
3. **选项分析**:
* **A. 持续性加热**:虽然持续加热可以维持温度,但在实际操作中,燃烧器燃料有限,且持续加热会导致温度过高、上升过快或浪费燃料。飞行员通常不需要也不应该一直开着火,而是根据高度变化需求进行调节。
* **B. 自动投放压舱物**:投放压舱物(如沙袋)是为了减轻总重力,从而使气球上升。但这通常是用于应对浮力严重不足或需要快速上升的情况,且压舱物是有限的资源,不能用来长期“维持”高度以抵消正常的散热损耗。此外,题目问的是针对“散热”的对策,最直接的对策是补充热量。
* **C. 间歇式加热**:这是热气球飞行的标准操作方式。飞行员会监测高度和升降率,当发现因散热导致浮力减小、气球有下降趋势时,点燃燃烧器进行短时间加热(喷火),使内部空气温度回升,浮力增加;当达到预定高度或温度足够时,停止加热,让其自然冷却。这种“加热-冷却-再加热”的循环过程即为间歇式加热,既能有效补偿散热损失,又能节省燃料并精确控制高度。
* **D. 手动扩张气囊**:热气球的气囊体积在飞行中基本是固定的(顶部有排气阀,底部开口,但整体形状由内部压力维持,并非通过手动机械结构扩张来改变体积以调节浮力)。改变浮力主要靠改变内部空气密度(即温度),而不是改变体积。
**结论:**
为了补偿因向外散热而导致的热能损失,从而维持球囊内空气的温度和密度,进而保持浮力稳定以维持飞行高度,必须进行**间歇式加热**。
因此,正确答案是 **C**。
相关知识点:
热气球维持高度间歇热
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