我们一起学科学之生活中的虹吸原理

我们一起学科学     发布时间:2020/7/15 14:54:09     访问量:

明代的《种树书》中曾记载: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”。讲的就是用竹筒制作虹吸管,利用虹吸原理引水浇灌树苗的故事。

什么是虹吸原理呢?虹吸原理是利用液面高度差的作用力现象。将液体充满一根倒U形的管状结构内后,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向更低的位置流出。 虹吸的实质是因为液体压强和大气压强而产生。

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如上图所示,将一根倒U形管插入两个水杯中,并使管内充满液体,即使U形管底部高于液面,但在液体压强和大气压强的作用下,容器内的液体依然持续从高位置向低位置流出。

生活中虹吸原理的应用也是无处不在,平时我们给鱼缸换水,汽车司机用虹吸管从油桶中吸出汽油,上厕所用的坐便式抽水马桶,洗澡用的淋浴装置,草坪上的一些灌溉用的喷洒装置,甚至医院的洗胃装置,以及一些屋面的排水系统等等,都是利用了虹吸原理。

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如上图所示,以坐便式抽水马桶为例,马桶内部有一个倒U形管道,即为虹吸管,当便池中快速进入足够多的水时,虹吸管内被充满液体后,高位置的水向低位置流出,从而实现冲水效果。

实际上中国古代很早就懂得应用虹吸原理。在东汉末年就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,汉朝发明的虹管灯等等,都是利用了虹吸的物理现象。而在上个世纪60年代,瑞典的几位科学家就把虹吸的原理应用到现代建筑上去,解决了建筑屋面的雨水排水系统,虹吸原理在建筑排水,市政排水,水利工程等各方面均有应用。

接下来,跟着科学老师一起,感受虹吸原理的魅力。

科学实验一:水还能往高处流?

科学实验二:一根吸管,就能将杯中的牛奶分你一半,你能做到吗?

(供稿:宁罗贞)

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