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孔明燈的原理與熱氣球原理相同,皆是利用熱空氣之浮力使球體升空,可用阿基米德原理解釋,當物體與空氣同體積,而重量比空氣小時就可飛起。將球內空氣加熱,球內部分空氣會因受熱膨脹而從球體流出,使內部空氣密度比外部小,充滿熱空氣的球體就會飛起來。
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熱氣球的基本原理是熱脹冷縮,燃燒機是熱氣球飛行的關鍵所在,燃燒機將點燃加溫的氣體由氣囊下邊的端口往上噴到氣囊,暖空氣集聚在氣囊中造成升力,使熱氣球能夠拖起載人的吊籃一同起飛。
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孔明燈下方的燃料在燃燒的時候,燈內的空氣受熱上升,因而空氣的密度變小,所以從燈孔產生的升力會大于燈的重量和燈內的熱空氣,孔明燈就會飛上天了,但是在放飛孔明燈時要注意安全。