前几天张弦先生去朋友家玩,朋友想将车里的汽油取出来用,问chrafz有什么好方法。chrafz让他找了根软管利用虹吸原理取出汽油。那何为虹吸呢?

【知说】何为虹吸现象?又是何原理?-张弦先生-chrafz.com

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虹吸现象

虹吸是生活中最常见的物理现象之一。虹吸原理就是连通器的原理,加在密闭容器里液体上的压强,处处都相等。而虹吸管里灌满水,没有气,来水端水位高,出水口用手掌或其他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后,打开出水口,虽然两边的大气压相等,但是来水端的水位高,压强大,推动来水不断流出出水口。虹吸现象不仅在古代有很丰富的应用,它在现代生活中也有很广泛的应用。

虹吸原理

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。

虹吸实验解释

用图1所示的装置来说明这种现象的原理,当充满水的管子将A、B两个液面高度不同水槽连接后, C处受到向右的压强为:,向左的压强:,其中:为大气压。由于>,所以有<。则液片C将向左移动, 即容器B中的水向容器A中流淌。只要B中的液面高于A中的液面,水就会流动不停,直到两容器中的液面相平,即B中的水流完为止。

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虹吸现象的应用历史

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。宋代苏轼记载了四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面。明代的《种树书》中也讲到用唧筒来浇灌树苗的方法

虹吸的应用

虹吸原理在古代的应用

虹吸在古代的应用很广泛,虹吸可以用于农业灌溉,战争灭火,儿童玩具,也可以用于计时工具等。

渴乌

中国古代的虹吸管。据《后汉书·张让传》记载,东汉中平三年(186)掖庭令毕岚“作翻车、渴乌,施于桥西,用洒南北郊路”,是渴乌的最早记载。唐李贤在对《张让传》进行注释时,用“以气引水上也”,说明渴乌依靠气压差引水的工作原理,当然其前提条件是进口端的高程高于出口端。唐杜佑所著《通典》载,渴乌可以“隔山取水”。方法是以大竹筒套接成弯管,以麻漆封裹,密不透气,跨过山峦,将临水一端置于水面之下五尺,然后在出口端放松桦枝叶和干草等易燃物,点燃后,稍冷,筒内形成相对真空,即可吸水而上。明清人又称为过山龙,也用以由缸内取酒。小型渴乌也用作刻漏的注水部件等。

唧筒

如图2所示就是中国古代应用虹吸原理制作的唧筒。唧筒是战争中一种守城必备的灭火器。唧筒也是儿童游戏用的水枪。北宋王延德叙其所见当地居民风俗,如:“以银或输(黄铜)为筒,贮水,激以相射,或以水交泼为戏,谓之压阳气,去病”。

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秤漏

图3所示的就是秤漏。

秤漏是一种特殊类型的漏刻,是用中国秤称量流入受水壶中水的重量来进行计时的仪器。它有一只供水壶,通过一根虹吸管(即古代的渴乌)将水引到一只受水壶(称为权器)中。权器悬挂在秤杆的一端,秤杆的另一端则挂有平衡锤。当流入权器中的水为一升时,重量为一斤,时间为一刻。其以供水壶流出的水的重量作为计时标准,以秤杆作为显时系统是秤漏的巧妙之处,且据测定秤漏的日误差不大于1分钟。

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莲花漏

如图4所示的是莲花漏。

它是由一个受水壶,再用两根叫“渴乌”的细管,利用虹吸原理,把放水壶中的水,逐步放到受水壶中,使受水。壶中水平面高度保持恒定。相等时间内受水壶的水流速度恒定,据以测定时间。莲花漏实物已不存在。东林寺晋僧慧安,在庐山的莲花漏计时。于泉水上立十二叶芙蓉,因波水转,分定十二时。

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在现代生活中的应用

虹吸原理不仅在古代多方面的应用,在现代生活中虹吸原理也有很重要的应用:非洲的“鬼湖”图尔卡那湖,现代生活中人人都离不开马桶,用于水处理的虹吸滤池,用于雨水收集的虹吸屋面排水系统,用于医疗的洗胃等等。

鬼湖

图5所示的就是鬼湖。

在非洲肯尼亚北部,有一望不尽的沙漠,沙漠上有一个奇怪的湖泊,时隐时现,被人们成为“鬼湖”,这就是非洲著名的图尔卡纳湖,又名碧玉湖。当人们来到湖畔,只见碧波荡漾,清澈照人,可是不一会辽阔的水面就消失得无影无踪,成为一片茫茫沙漠。制造“鬼湖”的原因是由于在“鬼湖”附近可能有一个比“鬼湖”地势高的地下空洞,贮存着由别处渗流而来的地下水,并有一个类似虹吸泉那样的地下坑道将“鬼湖”同地下空洞连接在一起。当虹吸现象出现时,地下空洞里的水大量流出,便出现“鬼湖”,而由于“鬼湖”地处沙漠之上,即使水量再大,也会不消多长时间就流到沙层下面或者渗流到别处去了。

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马桶

图6所示的就是虹吸式马桶。

虹吸式马桶的原理:虹吸式坐便器的结构是排水管道呈“∽”型,在排水管道充满水后会产生一定的水位差,借冲洗水在便器内的排污管内产生的吸力将便便排走,由于虹吸式坐便器冲排是不是借助水流冲力,所以池内存水面较大,冲水噪音较小。

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虹吸滤池

图7所示的就是虹吸滤池。

虹吸滤池的工作原理:虹吸滤池它用抽真空来形成虹吸,以连通水流,用进空气来破坏虹吸,以切断水流。

在过滤过程中,每格滤池中的水位随着滤料阻力的增大而升高,以保持等速过滤。当运行到一定时间后,滤池就需要反洗,反洗时,首先破坏其进水的虹吸现象,使水不再进入该格滤池,当水位下降显著缓慢时,用真空系统形成反洗虹吸,反洗作业开始。当反洗排出水较清时,立即破坏反洗虹吸,停止反洗,随即启动进水虹吸管,投入运行。

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虹吸式屋面排水系统

图8所示的就是虹吸式屋面排水系统。

虹吸式屋面排水系统的工作原理:虹吸式屋面雨水排除系统是在一相流状态下满管流运行的。系统的工作原理符合水流运动的能量守恒及其转化定律。连接管内的压力可能是正压也可能是负压。随着悬吊管的延伸管内负压值增大,至悬吊管与立管的转折处负压值最大,随立管的下降负压值减小,至立管的某点压力值为零, 其后压力值为正压并逐渐增大再逐渐减小,从而系统在虹吸水力作用下工作。

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洗胃

图9所示的就是洗胃过程。

洗胃是指将胃管由口腔或鼻腔经食管插入胃内,利用重力和虹吸作用的原理用大量的溶液对胃腔进行冲洗的方法。多用于误服或自服有害物质的病人。

胃管虹吸法是医生给食物中毒病人洗胃常用的方法,操作方便。利用虹吸法给病人胸腔、腹腔穿刺放液,省时省力,相对于常规注射器抽吸法有一定的优势。

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虹吸式咖啡壶

图10所示的就是虹吸式咖啡壶。

煮咖啡时,下壶的水沸腾产生水蒸气将水压至上座,煮好后关火温度下降,咖啡再被吸到下座。

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整理:chrafz