虹吸原理说明

虹吸原理说明摘要：本文论述了虹吸现象的基本原理，并根据实验及公式推导具体阐述了其原理。本位主要介绍了虹吸的悠久历史以及其在古、现代的应用。虹吸现象在古代的主要应用从最早的渴乌，到后来的唧筒、秤漏、莲花漏都是虹吸原理的典型应用；虹吸原理在现代社会也应用于各行各业:“鬼湖”的形成就是虹吸原理的“杰作”，还有马桶、虹吸滤池、虹吸式屋面排水系统、洗胃、虹吸式咖啡壶等等都是虹吸原理制成的。关键词：虹吸；唧筒；秤漏；莲花漏；虹吸滤池1、引言虹吸是一种历史悠久的物理现象，同时它也是人们在生活中最常见的物理现象之一。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。大家生活中的很多事情都是靠虹吸原理来实现的，例如：给鱼缸换水；汽车司机常用虹吸管从油桶中吸出汽油或柴油；在古代利用虹吸原理还可以做成计时工具；虹吸原理还可以应用于水处理，如虹吸滤池等等。2、原理2.1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。[1]。2.2实验解释向左的压强：，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。[2]2.4虹吸原理的历史虹吸管是人类的一种古老发明，早再公元前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[1]。3、应用3.1虹吸原理在古代的应用虹吸是一种古老的现象，虹吸在古代的应用很广泛，可以说是应用在各种方面：虹吸可以用于农业灌溉，战争灭火，儿童玩具，也可以是用于计时的工具等。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。[3]。3.2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。图6“鬼湖”图尔卡那胡图7马桶图6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，之间碧波荡漾，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，也会不消多大功夫就流到沙层下面或者渗流到别处去了。[7]。图7所示的就是虹吸式马桶。虹吸式马桶的原理：虹吸式座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，由于虹吸式座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。[8]。图8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。[9]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