下圖所示是虹吸現(xiàn)象原理圖.

A容器中的水通過虹吸管自動流入B容器,在管中取一豎直液片S,設(shè)液體對該液片的壓強分別為p左與p右,p0為大氣壓,則p左=p0-ρ水gh左,p右=p0-ρ水gh右,由于引水左管側(cè)的水面比出水管一側(cè)的水面高,故h左<h右所以p左>p右.即液片所受液體向右的壓強大于向左的壓強.從而液片向右流動.由于液片是任取的,故管中水在水平段自左向右運動,自動引水.入水管側(cè)液面高于出水管側(cè)液面,而且管子內(nèi)始終充滿水且不漏氣,則管中的水流不會停止.
注意:虹吸管在使用前必須充滿水,否則兩端管口都受大氣壓作用,而無法使水進(jìn)入管中,當(dāng)然水就無法流動起來了.
知道了虹吸管的原理,要換魚缸的水,可以利用下圖裝置,把一膠管一端插入水中,另一端垂在缸外,出水口要低于缸底.市場上有很多基于該原理的魚缸虹吸管裝置.
(封閉容器內(nèi)液體壓強的計算:先找到與外界連通的靜止液面,確定該面上的壓強,再以該面為基準(zhǔn),在高于該面的位置,壓強等于該面壓強減去pgh,在低于該面的位置,壓強等于該面壓強加上pgh,其中h為計算點與參考面的高度差,p為液體密度。)
)當(dāng)然,圖1水平面一樣高,不在重力問題。圖2重力還是有一定的影響,但主要還是靠大氣壓強的。
關(guān)于虹吸原理問題,我又進(jìn)行了研究,并就此事向同事們進(jìn)行了咨詢。得出幾個不成熟的結(jié)論,還請各位指點一二。
一、讓我們首先了解虹吸的定義:由于大氣壓的作用,液體從液面較高的容器通過曲管越過高處而流入液面較低容器的現(xiàn)象。它發(fā)生的條件是曲管(虹吸管)里先要灌滿液體,同時高于較高液面的液柱的壓強不超過大氣壓。
二、讓我們看看虹吸倒底需不需要大氣壓強。根據(jù)原理圖公式:p左=p0-ρ水gh左,p右=p0-ρ水gh右,我們可以看到,要使S點左右的壓強不同,從而產(chǎn)生虹吸,兩個水面的高度差是關(guān)鍵。而水柱的高度就與水柱的重量有關(guān)。從這個層面講,虹吸確實與重力有關(guān)。但我們還是要注意p0的作用,p0是什么呢?它就是大氣壓強,如果p0=0,即沒有大氣壓強,情況會怎樣?根據(jù)公式可以得出:p左=-ρ水gh左,p右=-ρ水gh右,S點不受左右的壓強(負(fù)數(shù)),水柱中的水由于重力作用,各自落回自己的容器中。所以不會產(chǎn)生虹吸。因此正是由于有大氣壓強,從而緩緩不斷的產(chǎn)生壓強差,才會產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。
但是重力在虹吸現(xiàn)象中起什么作用呢?還是從壓強公式:P=ρgh我們可以看出,沒有重力,g(重力加速度)=0,S點左右壓強相等,也不會產(chǎn)生虹吸。
綜上所述:虹吸現(xiàn)象中,大氣壓強與重力,均起重要作用,二者缺一不可。
三、河流的水之所以不用大氣壓強也能流動,是因為它和虹吸的原理不同。我們一定是注意虹吸定義中的:“通過曲管越過高處”的含義。
四、到了月球上,由于沒有大氣,只有重力,所以產(chǎn)生不了虹吸。
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