神奇好玩的流体现象系列(七) | 虹吸现象
神奇好玩的流体现象系列(七) | 虹吸现象
在日常生活中,我们经常会遇到需要将液体从一个容器转移到另一个容器的情况。例如,在酒局上如何公平地为每个人分酒就是一个常见的问题。今天,我们将通过虹吸现象来解决这个问题,并探讨这一有趣物理现象的原理和应用。
于老师的酒量看起来相当可以
俗话说“人往高处走,水往低处流”,对于这一点,我们之前介绍的 ‘马拉高尼现象’ 是表示过反对的。今天呢,虹吸现象也要表示一下它的反对:水也可以往高处走。虹吸现象是一种利用压强差的原理,在密闭容器里液体高度相同、压强相等,但通过特定管道结构使得液体能够自动从高处流向低处的有趣物理现象。下图左边的水杯里的水就是要先往高处爬升后,再流到右边低处的杯子里。
虹吸现象的有趣之处
水上升现象:当一根管道的一端被插入水桶中,另一端放在水桶外并弯曲成U形,充满水后,水会自下而上地流入管道并持续上升,直到达到管道顶部。这打破了人们通常认为液体只会向下流动的认知。
倒水不断:使用更长的管道,一端浸入液体中,另一端放在地上。通过吸气将液体吸入管道后,即使不再提供额外动力,液体也会继续流经整个管道并流出另一端。
反向流动:当管道两端的液位高度不对称时,虹吸现象会自动启动,推动液体从高位流向低位,直到两端液位相同。
虹吸现象的原理
虹吸现象的原理是液态分子间的引力与位能差所造成的。具体来说,虹吸管里灌满水且没有空气时,管内压强处处相等。当打开出水口后,虽然两边的大气压相等,但来水端的水位高、压强大,因此推动水不断流出出水口。这个过程中,重力也扮演了重要角色。虹吸现象依赖于管道内液体的连续性和管道结构的特定形状(如U形弯曲),以实现液体的自动流动。
虹吸现象的应用
虹吸现象因其独特的物理特性而在多个领域有广泛应用:
日常生活:虹吸式马桶利用虹吸原理实现污水的快速排出,具有冲水噪音小、池内存水面大等优点。
水利工程:用于引水、排水、灌溉和水库疏浚等。例如,古代的“渴乌”(又叫过山龙)就是利用虹吸原理制作的灌溉工具。
医疗领域:在医疗过程中,虹吸原理可用于洗胃、胸腔和腹腔穿刺放液等操作。
工业应用:在石油行业,虹吸可用于油井压裂、油田开采和油罐清理等工作;在食品加工中,虹吸则可用于酒类、果汁和奶制品等食品的加工。
实验室:虹吸原理在实验室中也有广泛应用,如用于化学反应、制备等工作中的液体输送和分离。
虹吸现象在日常生活中的应用
怎么样,学到了吗?下次喝酒前,用一根简单的吸管,里面灌满酒,两头捏住,一端放到酒里,另一端放到空杯里,就能把酒分的绝对的均匀。赶紧利用虹吸效应,给酒桌上的朋友们壁虎掀门帘—露一小手吧!
利用虹吸现象分酒
当然了,小编也建议各位:‘酒要少吃,事要多知’。除了喝酒,你觉得这个虹吸现象和你现在的工作,生活能碰撞出什么火花来?你觉得它还能用在哪里呢?快打开你的脑洞,和我们一起聊聊吧!