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  • 虹吸现象

    虹吸现象--利用液面高度差的作用力现象,可以不用泵而吸抽液体。将液体充满一根倒U形的管状结构内(称为虹吸管)后,将开口高的一端置于装满液体的容器中,容器内的液体会持续通过虹吸管从开口于更低的位置流出。这种结构下,开口低的一端液体因为重力原因流出,同时管内及开口高的一段容器内的液体因为分子粘聚力的作用,持续向开口低的方向流动,直至开口高的一端的容器和吸管内所有的液体全部流完为止。其实质是因为重力和分子间粘聚力而产生。

    编辑摘要

    目录

    原理/虹吸现象 编辑

    物理原理

    虹吸现象是液态 分子引力与位能差所造成的,即利用水柱 压力差,使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的 大气压力,水会由 压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等, 容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将
    虹吸现象
    容器内的 抽出。当然, 重力在虹吸过程中也扮演了重要的角色。
    物理现象
    管内最高点液体在重力作用下往低位管口处移动,在U型管内部产生负压,导致高位管口的液体被吸进最高点,形成虹吸现象。[6] 

    图例说明


    右图针对“管口气压差”说,如图,由于两边的气压基本相同,高位管口由于伸入液面的深度远低于低位管口伸入液面的深度,故从管口处来说,低位管口处的压强要大于高位管口处的压强,但液体仍会从高位容器流入低位容器。之所以会产生这种现象,是因为这里的压力仅仅只能传导到液体的上表面。所以低位的杯子里的管子虽然压力较高,但是无法传导到高位杯子里去,所以也无法阻止液体下落。[6] 
     

    出处/虹吸现象 编辑

    虹吸管是人类的一种古老发明,早在 公元前1 世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。 中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管,在中国古代称“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。 东汉末年出现了灌溉用的渴乌。 西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。宋朝 曾公亮《武经总要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载。中国古代还应用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是战争中一种守城必备的灭火器。宋代 苏轼《东坡志林》卷四中,记载了 四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面。其书载:以竹为筒,“无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。“明代的《种树书》中也讲到用唧筒激水来浇灌树苗的方法,对于虹吸原理,中国古代也有论述。 南北朝时期成书的《关尹子·九药篇》说:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下,盖(气)不升则(水)不降。井虽千仞,汲之水上;盖(气)不降则(水)不升。”有两个小孔的瓶子能倒出水,如果闭住一个小孔,另一个小孔外面的空气压力会比瓶里水的压力大,水就流不出来。唐代 王冰《素问》注中,有关大气压力的物理现象记述得较清楚,王冰曰:“虚管溉满,捻上悬之,水固不汇,为无升气而不能降也;空瓶小口,顿溉不入,为气不出而不能入也。”指出一个小口的空瓶灌不进水是因为瓶里气体出不来。宋代 俞琰在《席上腐谈》中补充了前人的发现,说;“予幼时有道人见教,则剧烧片纸纳空瓶,急覆于银盆水中,水皆涌入瓶而银瓶铿然有声,盖火气使之然也;又依法放于壮夫腹上,挈之不坠。”在空瓶里烧纸,由于火把瓶里的一部分空气赶出瓶外,火熄灭后瓶里就形成负压,造成一定的真空,瓶外的空气压力就把瓶紧紧地压在人腹上。如果把瓶放在水里,水就立即涌入瓶里。明代庄元臣在《叔苴子·内篇》中也指出把葫芦勺倒压入水中,水并没有进入葫芦里,这是因为葫芦里有空气。

    作用/虹吸现象 编辑

      事实上,虹吸作用并不完全是由 大气压力所产生的,在 真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间分子的 内聚力。在发生虹吸现象时,由于管内往外流的液体比流入管内的液体多,两边的重力不 平衡,所以液体就会继续沿一个方向流动。液体流入管内,越往上压力就越低。如果液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡(由空气或其他成分的气体构成),虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的。因为气泡会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用,所以管子一定要装满水。在正常的 大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的 大气压强提高了整个虹吸管内部的压力。

    应用实例/虹吸现象 编辑

      1.抽取液体时用虹吸管, 当源液面高于待装容器液面时,开始仅需人工挤压吸气,至液体充满管体后再无需外力液体即可在虹吸作用下自动流向待待装容器。
      2.虹吸马桶,相比较早使用的直冲式马桶,其能达到节水且冲排 更干净的效果


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