虹吸

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
虹吸现象的图示

虹吸(siphon)是一种流体力学现象,可以不借助而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构(称为虹吸管)之后,开口于更低的位置。这种结构下,管子两端的液体压强差能够推动液体越过最高点,向另一端排放,主要是由万有引力讓虹吸管作用。2010年5月澳洲昆士蘭科技大學休斯博士(Dr Stephen Hughes)說:「是由重力讓虹吸管內的液體由上端往下端流動,藉由較長且朝下的那一端,將較短上端那一邊的水往上引出再流到下端。」[1]

機制[编辑]

在虹吸管的上端开口处,向管内的強壓为上端水受到重力往管口浸入位置處推擠所形成的容器液压;向外的压强则为上坡段液柱产生的压强。前者大于后者时,液体被从上端容器推进管口流到下端容器,形成虹吸。上坡高度增加,管口向外的压强也增加;到与重力產生之容器液压平衡的时候,虹吸管的最高处会产生部分真空,进一步导致液柱坍塌,虹吸现象停止。[2]

另外,如果虹吸管两端容器液面达到相等,虹吸现象也会停止。

在实际的虹吸现象中,和气压表原理相类似,气压推动液体向上进入管道中压力较低的顶端部分。事实上,由于原理相似,虹吸管内部液体所能上升的最大高度和气压表是一致的。而促使液体流动的压力差是由液体向出口端落下引起的。 当虹吸管两端都在大气压力作用下的时候,液体从高的那一端向另一端流动。然而,如果低处的那一个出口被密封加压的话,液体也会像虹吸式咖啡壶那样从低的那一端向上流动。在通常情况下,虹吸现象的驱动力是大气压;但是在特殊情况下也会有其他原理成为驱动力。在实验室条件下,一些虹吸管被用于在真空条件下展示表明液体的抗张强度对于超低压环境下的虹吸实验有一定贡献。最常见的虹吸现象使用水作为虹吸液,不过试验中也经常使用水银,其他物质例如有机溶液,甚至二氧化碳都可以被用于虹吸实验。

註釋[编辑]

  1. ^ 中央社╱台北12日電,"牛津英語大詞典有誤 近百年後才發現"[1], 聯合報,2010.05.12/10:16pm.
  2. ^ Bonnie Malkin in Sydney ,"Physicist spots 99-year-old mistake in Oxford English Dictionary"[2], 每日电讯报,10:00AM BST 11 May 2010.

外部連結[编辑]