# 热气球与氦气球浮力计算 - 升力、平衡高度、探空气球爆裂高度

> 在线浮力计算：热气球每立方米升力、载重与平衡高度并动画放飞，氢氦等轻气体对比、几个氦气球能吊起人、探空气球爆裂高度、称重浮力修正。

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输入球囊体积、囊内温度、地面气温和载重，工具按理想气体与标准大气算出每立方米升力、总升力、能载多少人、恰好悬停所需的温度和平衡高度，并用含阻力和附加质量的动力学动画放飞热气球。其他几页比较氢气、氦气、甲烷、热空气的升力，算一个派对气球能提多少克、吊起一个人要多少个、《飞屋环游记》的房子需要多少气球；还能估算探空气球的发射体积、上升速度和爆裂高度，以及空气浮力对天平读数的修正。

## 使用步骤

1. 在“热气球”页选球囊型号或输入体积，设置囊内温度、地面气温、海拔、空重和载重
2. 读出每立方米升力、净升力、悬停温度和平衡高度，点“放飞”看上升过程
3. 在“氦气球与轻气体”页比较不同气体，调气球直径和人的体重算需要多少个气球
4. 在“探空气球”页选气球型号、载荷和自由升力，查看爆裂高度与上升速度；在“空气中称重”页做浮力修正

## 功能特点

- 理想气体 + ISA 标准大气，地面气温可调
- 热气球总升力、最大载重、悬停温度、平衡高度与 120 °C 时的升限
- 含二次阻力和附加质量的上升动画与高度、速度曲线
- 热损失与丙烷消耗估算
- 氢、氦、甲烷、氨、热空气、二氧化碳的每升升力对比，派对气球与《飞屋环游记》估算
- 探空气球爆裂高度、上升时间，以及天平读数的空气浮力修正

## 常见问题

### 热气球每立方米能提起多少？

热气球的升力来自内外空气的密度差。同一气压下密度与绝对温度成反比，外面 15 °C（288 K）、里面 100 °C（373 K）时，空气密度分别约 1.225 和 0.946 kg/m³，差 0.28 kg/m³，也就是每立方米只能托起约 280 克。所以一个 3000 m³ 的常见球囊总升力约 840 kg，扣掉球囊、吊篮、燃烧器和燃料约 400 kg，只能再带三四个人。天冷时密度差更大，所以热气球多在清晨飞。

### 氦气球为什么能飘起来？氢气比氦气强多少？

气球受到的浮力等于排开空气的重量。海平面 15 °C 时空气约 1.225 g/L，氦气约 0.17 g/L，每升净升力约 1.06 g；氢气 0.085 g/L，净升力约 1.14 g，只比氦气多 8% 左右，因为两者都远轻于空气，差别主要在“空气重量”这一项上。氢气便宜但易燃，所以载人飞艇和派对气球都改用氦气。

### 多少个氦气球能把一个人吊起来？

一个直径 28 cm 的派对气球体积约 11.5 L，浮力约 12 g，扣掉约 3 g 乳胶皮只剩 9 g 左右。吊起 70 kg 的人就需要约 7700 个，还没算绳子和座椅。《飞屋环游记》里的房子挂了两万多个气球，但一栋小木屋有几十吨，按同样的气球要几百万个，比电影里多两个数量级。

### 探空气球会飞多高才爆？

气球里的氦气总量不变，上升时外界气压降低，体积按 V = V₀(p₀/p)(T/T₀) 膨胀，直径达到乳胶的爆裂直径就会破。600 g 的气球爆裂直径约 6 m，带 1 kg 探空仪通常在 25～30 km 高空爆裂，体积膨胀了几十倍。净浮力随高度不变（等于发射时的自由升力），上升速度约 5～7 m/s，到爆裂大约一小时左右；大气球、少载荷能飞得更高。

### 称重为什么要做空气浮力修正？

天平比较的是物体和砝码各自的“重力减浮力”。砝码通常是密度约 8000 kg/m³ 的钢，而被称物体如果更疏松，排开的空气更多，读数就偏小。修正公式为 m_真 = m_读 × (1 − ρ_空气/ρ_砝码)/(1 − ρ_空气/ρ_物体)。称 1 kg 水约少读 1 g（约 0.1%），称 1 kg 泡沫塑料则真实质量多出 4%，这也是“一公斤棉花和一公斤铁哪个重”的物理答案。

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