虹吸現象

虹吸現象

物理學概念
虹吸現象是一個物理學概念。是指在大氣壓作用下,因高度差産生的液體流動現象。利用一根軟管,不用移動容器,也不用其它工具,就可以讓容器内的液體流出來。[1]将液體充滿一根倒U形的管狀結構内(稱為虹吸管)後,将開口高的一端置于裝滿液體的容器中,容器内的液體會持續通過虹吸管從開口于更低的位置流出。這種結構下,開口低的一端液體因為重力原因流出,同時管内及開口高的一段容器内的液體因為分子粘聚力的作用,持續向開口低的方向流動,直至開口高的一端的容器和吸管内所有的液體全部流完為止。其實質是因為重力和分子間粘聚力而産生。
    中文名:虹吸現象 外文名:syphonage 适用領域:市政排水,金融 所屬學科:物理學 原 理:液體壓強、大氣壓強

原理

虹吸現象是液态分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升後再流到低處。由于管口水面承受不同的大氣壓力,水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器内的水面變成相同的高度,水就會停止流動。利用虹吸現象很快就可将容器内的水抽出。當然,重力在虹吸過程中也扮演了重要的角色。

出處

虹吸管是人類的一種古老發明,早在公元前1世紀,就有人造出了一種奇特的虹吸管。中國人很早就懂得應用虹吸原理。

應用虹吸原理制造的虹吸管,在中國古代稱“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。東漢末年出現了灌溉用的渴烏。西南地區的少數民族用一根去節彎曲的長管飲酒,也是應用了虹吸的物理現象。

宋朝曾公亮《武經總要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻嶺阻隔的泉水引下山的記載。中國古代還應用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是戰争中一種守城必備的滅火器。

宋代蘇轼《東坡志林》卷四中,記載了四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面。其書載:以竹為筒,“無底而竅其上,懸熟皮數寸,出入水中,氣自呼吸而啟閉之,一筒緻水數鬥。“

明代的《種樹書》中也講到用唧筒激水來澆灌樹苗的方法,對于虹吸原理,中國古代也有論述。南北朝時期成書的《關尹子·九藥篇》說:“瓶存二竅,以水實之,倒瀉;閉一則水不下,蓋(氣)不升則(水)不降。井雖千仞,汲之水上;蓋(氣)不降則(水)不升。”有兩個小孔的瓶子能倒出水,如果閉住一個小孔,另一個小孔外面的空氣壓力會比瓶裡水的壓力大,水就流不出來。

唐代王冰《素問》注中,有關大氣壓力的物理現象記述得較清楚,王冰曰:“虛管溉滿,撚上懸之,水固不彙,為無升氣而不能降也;空瓶小口,頓溉不入,為氣不出而不能入也。”指出一個小口的空瓶灌不進水是因為瓶裡氣體出不來。

宋代俞琰在《席上腐談》中補充了前人的發現,說;“予幼時有道人見教,則劇燒片紙納空瓶,急覆于銀盆水中,水皆湧入瓶而銀瓶铿然有聲,蓋火氣使之然也;又依法放于壯夫腹上,挈之不墜。”在空瓶裡燒紙,由于火把瓶裡的一部分空氣趕出瓶外,火熄滅後瓶裡就形成負壓,造成一定的真空,瓶外的空氣壓力就把瓶緊緊地壓在人腹上。如果把瓶放在水裡,水就立即湧入瓶裡。

明代莊元臣在《叔苴子·内篇》中也指出把葫蘆勺倒壓入水中,水并沒有進入葫蘆裡,這是因為葫蘆裡有空氣。

作用

    抽取液體時用虹吸管,當源液面高于待裝容器液面時,開始僅需人工擠壓吸氣,至液體充滿管體後再無需外力液體即可在虹吸作用下自動流向待待裝容器。

2.虹吸馬桶,相比較早使用的直沖式馬桶,其能達到節水且沖排更幹淨的效果。

3.新一線城市的人才争奪對于其他城市會産生虹吸現象。

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