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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]

图1装置示意图

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：

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

图2唧筒

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·

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]

3.1.2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”。

[4]

3.1.3秤漏

图3秤漏

图3所示的就是秤漏，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。

[5]

3.1.4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。

相等时间内受水壶的水流速度恒定，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。

[6]

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

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。

当虹吸现图7马桶

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]

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“∽”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。

[9]

图9虹吸式屋面排水系统

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。

连接管内的压力可能是正压也可能是负压。

随着悬吊管的延伸管内负压值增大,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。

[10]

图10洗胃

3.2.5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内，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。

[11]

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。

[12]

图11虹吸式咖啡壶

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。

[13]

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]

[2]邰宝生.浅析虹吸原理.生活物理

[3]

[5]

[7]

[8]

[9]刘小明,杨雪松.虹吸滤池的技术改造[J].2001

[10]韩增文.虹吸式屋面排水系统的设计[J].四川建材.2007

[11]

[12]谢恩东.神奇的虹吸.PhysicsToday2006

[13]

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