虹吸原理現(xiàn)象說明

4-虹吸原理現(xiàn)象說明摘要：本文論述了虹吸現(xiàn)象的基本原理，并根據(jù)實驗及公式推導具體闡述了其原理。本位主要介紹了虹吸的悠久歷史以及其在古、現(xiàn)代的應用。虹吸現(xiàn)象在古代的主要應用從最早的渴烏，到后來的唧筒、秤漏、蓮花漏都是虹吸原理的典型應用；虹吸原理在現(xiàn)代社會也應用于各行各業(yè):“鬼湖”的形成就是虹吸原理的“杰作”，還有馬桶、虹吸濾池、虹吸式屋面排水系統(tǒng)、洗胃、虹吸式咖啡壺等等都是虹吸原理制成的。關鍵詞：虹吸；唧筒；秤漏；蓮花漏；虹吸濾池1、引言虹吸是一種歷史悠久的物理現(xiàn)象，同時它也是人們在生活中最常見的物理現(xiàn)象之一。虹吸現(xiàn)象不僅在古代有很豐富的應用，它在現(xiàn)代生活中也有很廣泛的應用。大家生活中的很多事情都是靠虹吸原理來實現(xiàn)的，例如：給魚缸換水；汽車司機常用虹吸管從油桶中吸出汽油或柴油；在古代利用虹吸原理還可以做成計時工具；虹吸原理還可以應用于水處理，如虹吸濾池等等。2、原理2.1虹吸原理虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的，即利用水柱壓力差，使水上升后再流到低處。由于管口水面承受不同的大氣壓力，水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊，直到兩邊的大氣壓力相等，容器內的水面變成相同的高度，水就會停止流動。利用虹吸現(xiàn)象很快就可將容器內的水抽出。[1]圖1裝置示意圖2.圖1裝置示意圖用圖1所示的裝置來說明這種現(xiàn)象的原理,當充滿水的管子將A、B兩個液面高度不同水槽連接后,C處受到向右的壓強為：向左的壓強：，其中：為大氣壓。由于>,所以有<。則液片C將向左移動,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,水就會流動不停,直到兩容器中的液面相平,即B中的水流完為止。[2]2.4虹吸原理的歷史虹吸管是人類的一種古老發(fā)明，早再公元前1世紀，就有人造出了一種奇特的虹吸管。中國人很早就懂得應用虹吸原理。應用虹吸原理制造的虹吸管，在中國古代稱“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。東漢末年出現(xiàn)了灌溉用的渴烏。西南地區(qū)的少數(shù)民族用一根去節(jié)彎曲的長竹管飲酒，也是應用了虹吸的物理現(xiàn)象。宋朝曾公亮《武經(jīng)總要》中，有用竹筒制作虹吸管把峻嶺阻隔的泉水引下山的記載。中國的水流速度恒定，據(jù)以測定時間。蓮花漏實物已不存在。東林寺晉僧慧安，在廬山的蓮花漏計時。于泉水上立十二葉芙蓉，因波水轉，分定十二時。[6]3.2在現(xiàn)代生活中的應用虹吸原理不僅在古代多方面的應用，在現(xiàn)代生活中虹吸原理也有很重要的應用：非洲的“鬼湖”圖爾卡那湖，現(xiàn)代生活中人人都離不開馬桶，用于水處理的虹吸濾池，用于雨水收集的虹吸屋面排水系統(tǒng)，用于醫(yī)療的洗胃等等。圖6圖6“鬼湖”圖爾卡那胡圖6所示的就是鬼湖。在非洲肯尼亞北部，有一望不盡的沙漠，沙漠上有一個奇怪的湖泊，時隱時現(xiàn)，被人們成為“鬼湖”，這就是非洲著名的圖爾卡納湖，又名碧玉湖。當人們來到湖畔，之間碧波蕩漾，清澈照人，可是不一會遼闊的水面就消失得無影無蹤，成為一片茫茫沙漠。制造“鬼湖”的原因是由于在“鬼湖”附近可能有一個比“鬼湖”地勢高的地下空洞，貯存著由別處滲流而來的地下水，并有一個類似虹吸泉那樣的地下坑道將“鬼湖”同地下空洞連接在一起。當虹吸現(xiàn)圖7馬桶象出現(xiàn)時，地下空洞里的水大量流出，便出現(xiàn)“鬼湖”，而由于“鬼湖”地處沙漠之上，即使水量再大，也會不消多大功夫就流到沙層下面或者滲流到別處去了。[7圖7馬桶3.2.2馬桶圖7所示的就是虹吸式馬桶。虹吸式馬桶的原理：虹吸式座便器的結構是排水管道呈“∽”型，在排水管道充滿水后會產(chǎn)生一定的水位差，借沖洗水在便器內的排污管內產(chǎn)生的吸力將便便排走，由于虹吸式座便器沖排是不是借助水流沖力，所以池內存水面較大，沖水噪音較小。[8]圖8虹吸濾池3.2.3圖8虹吸濾池圖8所示的就是虹吸濾池虹吸濾池的工作原理：虹吸濾池它用抽真空來形成虹吸,以連通水流,用進空氣來破壞虹吸,以切斷水流。[9] 圖9虹吸式屋面排水系統(tǒng)在過濾過程中,每格濾池中的水位隨著濾料阻力的增大而升高,以保持等速過濾。當運行到一定時間后,濾池就需要反洗,反洗時,首先破壞其進水的虹吸現(xiàn)象,使水不再進入該格濾池,當水位下降顯著緩慢時,用真空系統(tǒng)形成反洗虹吸,反洗作業(yè)開始。當反洗排出水較清時,立即破壞反洗虹吸,停止反洗,隨即啟動進水虹吸管,投入運行。圖9虹吸式屋面排水系統(tǒng)3.2.4虹吸式屋面排水系統(tǒng)圖9所示的就是虹吸式屋面排水系統(tǒng)虹吸式屋面排水系統(tǒng)的工作原理：虹吸式屋面雨水排除系統(tǒng)是在一相流狀態(tài)下滿管流運行的。系統(tǒng)的工作原理符合水流運動的能量守恒及其轉化定律。連接管內的壓力可能是正壓也可能是負壓。隨著懸吊管的延伸管內負壓值增大,至懸吊管與立管的轉折處負壓值最大,隨立管的下降負壓值減小,至立管的某點壓力值為零,其后壓力值為正壓并逐漸增大再逐漸減小,從而系統(tǒng)在虹吸水力作用下工作。[10]圖10洗胃圖10洗胃圖10所示的就是洗胃過程洗胃是指將胃管由口腔或鼻腔經(jīng)食管插入胃內，利用重力和虹吸作用的原理用大量的溶液對胃腔進行沖洗的方法。多用于誤服或自服有害物質的病人。[11]胃管虹吸法是醫(yī)生給食物中毒病人洗胃常用的方法,操作方便。利用虹吸法給病人胸腔、腹腔穿刺放液,省時省力,相對于常規(guī)注射器抽吸法有一定的優(yōu)勢。[12]圖11虹吸式咖啡壺3.2.6圖11虹吸式咖啡壺圖11所示的就是虹吸式咖啡壺煮咖啡時，下壺的水沸騰產(chǎn)生水蒸氣將水壓至上座，煮好后關火溫度下降，咖啡再被吸到下座。[13]4、結論本文先闡述了虹吸現(xiàn)象的基本原理，用科學實驗推導并進一步解釋了虹吸現(xiàn)象發(fā)生的原理，并說明了虹吸現(xiàn)象發(fā)生必須滿足的條件。對虹吸原理在古代的應用如：最原始的渴烏，用于戰(zhàn)爭滅火或兒童玩具的唧筒，在為計時工具的秤漏和蓮花漏都是虹吸原理的典型應用；對虹吸原理在現(xiàn)代的應用如：發(fā)生在大自然中的“虹吸現(xiàn)象”非洲“鬼湖”圖爾卡那湖，現(xiàn)代生活家家都離不開的馬桶，給水處理中的虹吸濾池，用于雨水收集的虹吸式屋面排水系統(tǒng)，用于醫(yī)療的洗胃，用于人們飲食方面的虹吸式咖啡壺等等都是虹吸原理制成的。從以上例子來看，虹吸原理不僅歷史悠久，在古代和現(xiàn)代都有很重要、種類很多的應用，相信在科學技術的發(fā)展下，虹吸原理會應用的更廣泛，給人們的生活帶來更多的便利。5、參考文獻[1]/view/355855.htm?fr=ala0_1[2]邰寶生.淺析虹吸原理.生活物理[3]/wiki/%E6%B8%B4%E4%B9%8C[3]/kjcg/CWSArticle_View.asp?CWSNewsID=17071[4]/%BD%AF%C3%F41984/blog/item/04440f1e27b2d8ff1ad57658.html[5]/view/603955.htm?fr=ala0_1[6]/view/648850.htm[7]/haohaoye1/blog/item/a45ebb1f169bd4f4e1fe0b00.html[8]/view/2279954.htm?fr=ala0_1[