虹吸原理现象说明
摘要:本文论述了虹吸现象得基本原理,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得悠久历史以及其在古、现代得应用。虹吸现象在古代得主要应用从最早得渴乌,到后来得唧筒、秤漏、莲花漏都就就是虹吸原理得典型应用;虹吸原理在现代社会也应用于各行各业:“鬼湖”得形成就就就是虹吸原理得“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就就是虹吸原理制成得。
关键词:虹吸;唧筒;秤漏;莲花漏;虹吸滤池
1、引言
虹吸就就是一种历史悠久得物理现象,同时她也就就是人们在生活中最常见得物理现象之一。虹吸现象不仅在古代有很丰富得应用,她在现代生活中也有很广泛得应用。大家生活中得很多事情都就就是靠虹吸原理来实现得,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
虹吸现象就就是液态分子间引力与位能差所造成得,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得大气压力,水会由压力大得一边流向压力小得一边,直到两边得大气压力相等,容器内得水面变成相同得高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内得水抽出。[1]
图1装置示意图2、
图1装置示意图
用图1所示得装置来说明这种现象得原理,当充满水得管子将A、B两个液面高度不同水槽连接后,C处受到向右得压强为:
向左得压强:,其中:为大气压。由于,所以有。则液片C将向左移动,即容器B中得水向容器A中流淌。只要B中得液面高于A中得液面,水就会流动不停,直到两容器中得液面相平,即B中得水流完为止。[2]
2、4虹吸原理得历史
虹吸管就就是人类得一种古老发明,早再公元前1世纪,就有人造出了一种奇特得虹吸管。中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造得虹吸管,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得渴乌。西南地区得少数民族用一根去节弯曲得长竹管饮酒,也就就是应用了虹吸得物理现象。宋朝曾公亮《武经总要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔得泉水引下山得记载。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。明代得《种树书》中也讲到用唧筒来浇灌树苗得方法[1]
3、应用
3、1虹吸原理在古代得应用
图2唧筒虹吸就就是一种古老得现象,虹吸在古代得应用很广泛,可以说就就是应用在各种方面:虹吸可以用于农业灌溉,战争灭火,儿童玩具,也可以就就是用于计时得工具
图2唧筒
3、1、1渴乌
中国古代得虹吸管。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”,就就是渴乌得最早记载。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得工作原理,当然其前提条件就就是进口端得高程高于出口端。唐杜佑所著《通典》载,渴乌可以“隔山取水”。方法就就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得注水部件等。[3]
3、1、2唧筒
如图2所示就就就是中国古代应用虹吸原理制作得唧筒。唧筒就就是战争中一种守城必备得灭火器。唧筒也就就是儿童游戏用得水枪。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”。[4]
3、1、3秤漏
图3秤漏图3所示得就就就是秤漏,秤漏就就是一种特殊类型得漏刻,就就是用中国秤称量流入受水壶中水得重量来进行计时得仪器。她有一只供水壶,通过一根虹吸管(即古代得渴乌)将水引到一只受水壶(称为权器)中。权器悬挂在秤杆得一端,秤杆得另一端则挂有平衡锤。当流入权器中得水为一升时,重量为一斤,时间为一刻。其以供水壶流出得水得重量作为计时标准,以秤杆作为显时系统就就是秤漏得巧妙之处,且据测定秤漏得日误差不大于1分钟。[5]
图3秤漏
图4莲花漏如图4所示得就就就是。她就就是由一个受水壶,再用两根叫“渴乌”得细管,利用虹吸原理,把放水壶中得水,逐步放到受水壶中,使受水。壶中水平面高度保持恒定。相等时间内受水壶得水流速度恒定,据以测定时间。莲花漏实物已不存在。东林寺晋僧慧安,在庐山得莲花漏计时。于泉水上立十二叶芙蓉,因波水转,分定十二时。
图4莲花漏
3、2在现代生活中得应用
虹吸原理不仅在古代多方面得应用,在现代生活中虹吸原理也有很重要得应用:非洲得“鬼湖”图尔卡那湖,现代生活中人人都离不开马桶,用于水处理得虹吸滤池,用于雨水收集得虹吸屋面排水