虹吸的定义及原理

虹吸的定义及原理

(2011-05-09 17:53:36)

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分类：物理

标签：

杂谈

关于虹吸的定义和原理：

下图所示是虹吸现象原理图．

A容器中的水通过虹吸管自动流入B容器，在管中取一竖直液片S，设液体对该液片的压强分别为p左与p右，p0为大气压，则p左=p0－ρ水gh左，p右=p0－ρ水gh右，由于引水左管侧的水面比出水管一侧的水面高，故h左p右．即液片所受液体向右的压强大于向左的压强．从而液片向右流动．由于液片是任取的，故管中水在水平段自左向右运动，自动引水．入水管侧液面高于出水管侧液面，而且管子内始终充满水且不漏气，则管中的水流不会停止．

注意：虹吸管在使用前必须充满水，否则两端管口都受大气压作用，而无法使水进入管中，当然水就无法流动起来了．

知道了虹吸管的原理，要换鱼缸的水，可以利用下图装置，把一胶管一端插入水中，另一端垂在缸外，出水口要低于缸底．市场上有很多基于该原理的鱼缸虹吸管装置．

（封闭容器内液体压强的计算：先找到与外界连通的静止液面，确定该面上的压强，再以该面为基准，在高于该面的位置，压强等于该面压强减去pgh，在低于该面的位置，压强等于该面压强加上pgh，其中h为计算点与参考面的高度差，p为液体密度。）

）当然，图1水平面一样高，不在重力问题。图2重力还是有一定的影响，但主要还是靠大气压强的。

关于虹吸原理问题，我又进行了研究，并就此事向同事们进行了咨询。得出几个不成熟的结论，还请各位指点一二。

一、让我们首先了解虹吸的定义：由于大气压的作用，液体从液面较高的容器通过曲管越过高处而流入液面较低容器的现象。它发生的条件是曲管（虹吸管）里先要灌满液体，同时高于较高液面的液柱的压强不超过大气压。

二、让我们看看虹吸倒底需不需要大气压强。根据原理图公式：p左=p0－ρ水gh左，p右=p0－ρ水gh右，我们可以看到，要使S点左右的压强不同，从而产生虹吸，两个水面的高度差是关键。而水柱的高度就与水柱的重量有关。从这个层面讲，虹吸确实与重力有关。但我们还是要注意p0的作用，p0是什么呢？它就是大气压强，如果p0=0，即没有大气压强，情况会怎样？根据公式可以得出：p左=-ρ水gh左，p右=-ρ水gh右，S点不受左右的压强（负数），水柱中的水由于重力作用，各自落回自己的容器中。所以不会产生虹吸。因此正是由于有大气压强，从而缓缓不断的产生压强差，才会产生虹吸现象。

但是重力在虹吸现象中起什么作用呢？还是从压强公式：P=ρgh我们可以看出，没有重力，g（重力加速度）=0，S点左右压强相等，也不会产生虹吸。

综上所述：虹吸现象中，大气压强与重力，均起重要作用，二者缺一不可。

三、河流的水之所以不用大气压强也能流动，是因为它和虹吸的原理不同。我们一定是注意虹吸定义中的：“通过曲管越过高处”的含义。

四、到了月球上，由于没有大气，只有重力，所以产生不了虹吸。

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