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1、虹吸原理现象说明摘 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
2、。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的水抽出。2.2实验解释用图1所示的装置来说明这种现象的原理,当充满水的管子将A、B两个液面高度不同水槽连接后，C处受到向右的压强为:
3、P 二P -p ghio 水 1向左的压强：P = P -p g20 水 20压。由于h h ,所以有P P。则液片C将向左1 2 1 2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Ah，其中：P为大气图1装置示意图中的液面，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。2.4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
4、。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逬水管图2唧筒载。中国古代还应用虹吸原理制作了唧筒。宋代轼记载了盐 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。3.1.1渴乌中国古代的虹吸管。据后汉书让传记 载，东平三年（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 贤在对让传进行注释时，用“以气引水上也”, 说明渴乌依靠气压差引水的工作
5、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 用以由缸取酒。小型渴乌也用作刻漏的注水部件等。 3.1.2唧筒如图2所示就是中国古代应用虹吸原理制作的唧筒。唧筒是战争中一种守城必备的灭火器。唧筒也是儿童游戏用的 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”。43.1.3秤漏图3秤漏图3所
6、示的就是秤漏，秤漏是一种特殊 类型的漏刻，是用中国秤称量流入受水壶中 水的重量来进行计时的仪器。它有一只供水 壶，通过一根虹吸管（即古代的渴乌）将水 引到一只受水壶（称为权器）中。权器悬挂 在秤杆的一端，秤杆的另一端则挂有平衡锤。 当流入权器中的水为一升时，重量为一斤， 时间为一刻。其以供水壶流出的水的重量作为计时标准，以 秤杆作为显时系统是秤漏的巧妙之处，且据测定秤漏的日误 差不大于1分钟。53.1.4莲花漏图4莲花漏如图4所示的就是。它是由一个受水壶， 再用两根叫“渴乌”的细管，利用虹吸原理， 把放水壶中的水，逐步放到受水壶中，使受水。 壶中水平面高度保持恒定。相等时间受水壶的 水流速度恒
7、定，据以测定时间。莲花漏实物已不存在。东林寺晋僧慧安，在庐山的莲花漏计时。于泉水上 立十二叶芙蓉，因波水转，分定十二时。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3.2.1鬼湖图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
8、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。 3.2.2马桶图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“s”型，在排水管道充满水后会产生一定的水位差， 借冲洗水在便器的排污管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
9、，所以池存水面较 大，冲水噪音较小。图8虹吸滤池3.2.3虹吸滤池图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。回在过滤过程中,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,反洗时，首先破坏其进水的图9虹吸式屋面排水系统虹吸现象，使水不再进入该格滤池，当水位下降 显著缓慢时,用真空系统形成反洗虹吸,反洗作 业开始。当反洗排出水较清时，立即破坏反洗虹 吸，停止反洗，随即启动进水虹吸管，投入运行。3.2.4虹吸式屋面排水系统图9所示的就是虹吸式屋面排水系统虹吸式屋面排水系统
10、的工作原理：虹吸式屋面雨水排除系统是在一相流状态下满管流运行的。系统的工作原理符合 水流运动的能量守恒及其转化定律。连接管的压力可能是正 压也可能是负压。随着悬吊管的延伸管负压值增大，至悬吊 管与立管的转折处负压值最大，随立管的下降负压值减小, 至立管的某点压力值为零，其后压力值为正压并逐渐增大 再逐渐减小，从而系统在虹吸水力作用下工作。103.2.5洗胃图10所示的就是洗胃过程洗胃是指将胃管由口腔或鼻腔经食管插 入胃，利用重力和虹吸作用的原理用大量的 溶液对胃腔进行冲洗的方法。多用于误服或 自服有害物质的病人。胃管虹吸法是医生给食物中毒病人洗胃常用的方法，操 作方便。利用虹吸法给病人胸腔、腹
11、腔穿刺放液，省时省力， 相对于常规注射器抽吸法有一定的优势。阳3.2.6虹吸式咖啡壶图11所示的就是虹吸式咖啡壶煮咖啡时，下壶的水沸腾产生水蒸气将水压至上 座，煮好后关火温度下降，咖啡再被吸到下座。丽4、结论本文先阐述了虹吸现象的基本原理，用科学实验推 导并进一步解释了虹吸现象发生的原理，并说明了虹吸 图11虹吸式咖啡壶 现象发生必须满足的条件。对虹吸原理在古代的应用如：最 原始的渴乌，用于战争灭火或儿童玩具的唧筒，在为计时工 具的秤漏和莲花漏都是虹吸原理的典型应用；对虹吸原理在 现代的应用如：发生在大自然中的“虹吸现象”-非洲“鬼 湖”图尔卡那湖，现代生活家家都离不开的马桶，给水处理 中的虹
12、吸滤池，用于雨水收集的虹吸式屋面排水系统，用于 医疗的洗胃，用于人们饮食方面的虹吸式咖啡壶等等都是虹 吸原理制成的。从以上例子来看，虹吸原理不仅历史悠久， 在古代和现代都有很重要、种类很多的应用，相信在科学技 术的发展下，虹吸原理会应用的更广泛，给人们的生活带来 更多的便利。5、参考文献1 baike.baidu./view/355855.htm?fr=ala0_12 邰宝生.浅析虹吸原理.生活物理3 .hudong./wiki/%E6%B8%B4%E4%B9%8C3 170714 hi.baidu./%BD%AF%C3%F41984/blog/item/04440f1e27b2d8 ff1
13、ad57658.html5 baike.baidu./view/603955.htm?fr=ala0_16 baike.baidu./view/648850.htm7hi.baidu./haohaoye1/blog/item/a45ebb1f169bd4f4e1fe0 b00.html8 baike.baidu./view/2279954.htm?fr=ala0_19 小明，雪松虹吸滤池的技术改造J.2OO110 增文虹吸式屋面排水系统的设计J.建材.200711 wenwen.soso./z/q114675130.htm12 恩东.神奇的虹吸. Physics Today 200613 zhidao.baidu./question/139394729.html?si=9
