虹吸现象是什么及其原理
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。
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 虹吸现象容器
内的水抽出。当然,重力在虹吸过程中也扮演了重要的角色。
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。
编辑本段
作用
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
把充满水的胶管一端插入水中,另一端垂在盛水的容器之外,而且,出水口要低于水面。这样,水就会从容器顺着胶管流出。
2024-10-17 广告
虹吸现象是利用压差原理,当外侧管口低于内侧管口时,两个管口位置就形成高度差,这段液体的高度差就会形成一定的压强,这就是虹吸现象的动力源,松开手指后,液体就会在这个压力差的作用下发生流动,高差越大,液体流动越快。
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。由於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。
根据字面意思就可以解释清楚:
“虹”,彩虹,像龙一样,管状,例“归途如虹”、“气贯长虹”;
“吸”,利用气体压力差使物质(多指流体)“倒灌”。
“龙吸水”就属于“虹吸”,因水面与高空存在大气压力差,在特定条件下,这种压力差以一个管道(有形或无形)的形式呈现出来,并且差值足以克服水的自身重量,故发生“龙吸水”。
与“龙吸水”类似的就是“漩涡”,只是后者的流向向下。
总结:形成“虹吸”需要两个必要条件:
1、有压力差
2、压力差能形成一个管道(有形或无形)
具备这两个条件后,虹吸即可发生,如早年的田间灌溉,水管一端伸入水库,越过比水库水面更高的水坝,另一端放进比水库水面低的稻田,将管内气体抽空,即可实现“虹吸式抽水”。
谢谢。
虹吸(siphon)是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构(称为虹吸管)之后,开口于更低的位置。这种结构下,管子两端的液体压强差能够推动液体越过最高点,向另一端排放,主要是由万有引力让虹吸管作用。
2010年5月澳洲昆士兰科技大学休斯博士(Dr Stephen Hughes)说:“是由重力让虹吸管内的液体由上端往下端流动,借由较长且朝下的那一端,将较短上端那一边的水往上引出再流到下端。”
该现象是由于液态分子间引力与位能差所造成的,早再公元前1世纪,就有人发现了这一奇特现象。
基本原理
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。由于管口处承受不同的压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到管口处压力相等,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。
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