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虹吸的定义及原理

科普小知识2022-07-13 16:10:19
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下图显示了虹吸现象的示意图。

甲容器中的水通过虹吸管自动流入乙容器。一个垂直的液体薄片被吸入管道。假设液体片上的液体压力分别为左压力和右压力,p0为大气压,则左压力= P0-ρ水高左压力,右压力= P0-ρ水高右压力。由于引水管左侧的水面比出水管侧的水面高,所以H为左,P为右。也就是说,右边液体板上的液体压力大于左边的压力。因此,液体薄片向右流动。由于液膜是任意取用的,因此,管内的水在水平段从左向右移动,自动抽水。如果进水管侧的液位高于出水管侧的液位,且管道内始终充满水而不漏气,管道内的水流不会停止。

注意:虹吸管在使用前必须注满水,否则两端的喷嘴会受到大气压力的影响,从而阻止水进入管道。当然,水不能流动。

了解虹吸原理后,要改变鱼缸中的水,可以将软管的一端插入水中,另一端挂在圆筒外面。出口低于钢瓶的底部。市场上有许多基于这一原理的鱼缸虹吸装置。

(密闭容器内液体压力的计算:首先找到与外界相通的静态液体表面,确定表面上的压力,然后以表面为参考,在高于表面的位置,压力等于表面压力减去pgh,在低于表面的位置,压力等于表面压力加上pgh,其中H是计算点和参考表面之间的高度差,P是液体密度。)

当然,图1的水平面与图1的水平面一样高,并且不存在重力问题。图2重力仍有一定影响,但主要取决于大气压力。

关于虹吸原理的问题,我进行了另一项研究,并就此事咨询了我的同事。得出了一些不成熟的结论,请给我们一些建议。

首先,让我们首先理解虹吸的定义:由于大气压力的影响,液体从一个高液位的容器通过一个弯曲的管道流向一个低液位的容器。当弯管(虹吸管)第一次充满液体并且高于较高液位的液柱压力不超过大气压时,就会发生这种情况。

其次,让我们看看虹吸管是否真的需要大气压力。根据示意图公式:P左= P0-ρ水高左,P右= P0-ρ水高右,我们可以看出,两个水面之间的高度差是使点S周围压力不同从而产生虹吸的关键。水柱的高度与水柱的重量有关。从这个层面来看,虹吸确实与重力有关。然而,我们仍然应该注意p0的作用。什么是p0?这是大气压力。如果p0=0,也就是说,没有大气压力,会发生什么?根据公式,P左=-ρ水gh左,P右=-ρ水gh右,点S不受左、右压力(负数)影响,水柱中的水由于重力而回落到自己的容器中。因此,虹吸不会发生。因此,正是由于大气压力缓慢而连续地产生压差,才会发生虹吸现象。

但是重力在虹吸中扮演什么角色呢?从压力公式:P=ρgh,我们可以看到,没有重力,g(重力加速度)=0,点s周围的压力相等,虹吸不会发生。

综上所述,在虹吸现象中,大气压力和重力都起着重要的作用,二者缺一不可。

三、河水可以在没有大气压力的情况下流动,因为它不同于虹吸原理。在虹吸管的定义中,我们必须注意“通过弯管穿越高处”的含义。

四、到月球,因为没有大气层,只有重力,所以不能产生虹吸。