虹吸原理:物理現象-中文百科頻道

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。

使用條件

利用虹吸原理必須滿足三個條件：

1、管内先裝滿液體

2、管的最高點距上容器的水面高度不得高于大氣壓支持的水柱高度。

3、出水口比上容器的水面必須低。這樣使得出水口液片受到向下的的壓強（大氣壓加水的壓強）大于向上的大氣壓。保證水的流出。

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竹管飲酒，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

事實上，虹吸作用并不完全是由大氣壓力所産生的，在真空裡也能産生虹吸現象。使液體向上升的力是液體間分子的内聚力。在發生虹吸現象時，由于管内往外流的液體比流入管内的液體多，兩邊的重力不平衡，所以液體就會繼續沿一個方向流動。液體流入管内，越往上壓力就越低。如果液體上升的管子很高，壓力會降低到使管内産生氣泡（由空氣或其他成分的氣體構成），虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的。因為氣泡會使液體斷開，氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0，從而破壞了虹吸作用，所以管子一定要裝滿水。在正常的大氣壓下，虹吸管的作用比在真空時好，因為兩邊管口上所受到的大氣壓強提高了整個虹吸管内部的壓力。

通常認為液體内不能承受負壓,即高度差不能太大(大氣壓下10m），但事實上，液體分子間有内聚力，可承受一定負壓，但有一定限度，并且負壓下，稍一擾動，液柱就會斷裂。