虹吸现象

虹吸现象

物理学概念
虹吸现象是一个物理学概念。是指在大气压作用下,因高度差产生的液体流动现象。利用一根软管,不用移动容器,也不用其它工具,就可以让容器内的液体流出来。[1]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。
    中文名:虹吸现象 外文名:syphonage 适用领域:市政排水,金融 所属学科:物理学 原 理:液体压强、大气压强

原理

虹吸现象是液态分子间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容器内的水抽出。当然,重力在虹吸过程中也扮演了重要的角色。

出处

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

    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。

3.新一线城市的人才争夺对于其他城市会产生虹吸现象。

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