有趣的虹吸现象 (3)

有趣的虹吸现象
辽宁省四中
一、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，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。

二、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压力，水会由压力大的一边
流向压力小的一边，直到两边的压力相等，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。

三、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。

四、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
五、虹吸的应用
1．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”。

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。

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。

2．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。

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。

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。

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。

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。

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。

虹吸现象
虹吸现象—利用液面高度差的作用力现象，可以不用泵而吸抽液体。

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。

虹吸现象- 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。

虹吸现象- 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。

虹吸现象 - 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。

虹吸现象- 应用实例
1.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
酷六视频虹吸现象：/show/95jYH2SjzLI2DB2EF8ZQuQ...html。