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虹吸現象-虹吸現象是什么及其原理

發(fā)布時(shí)間:2022-07-07 09:22:53   瀏覽:152次   收藏:3次   評論:0條

一、什么是虹吸現象?

虹吸現象是利用水的壓力差,使管子中的水上升后再流到低處的一頭。
由于兩管口一高一低,水會(huì )由壓力大的高處流向壓力小的低處,直到兩邊的水壓相等,容器內的水面變成相同的高度,水就會(huì )停止流動(dòng)。
17世紀,有個(gè)奧托的人在德國馬德堡廣場(chǎng)做了一個(gè)有趣的實(shí)驗,讓人們大吃一驚。
他讓空氣“大力士”與馬進(jìn)行了一場(chǎng)別開(kāi)生面的比賽。
實(shí)驗是將直徑大約55厘米的半圓鐵球扣攏在一起,球邊涂上一層油脂防止漏氣,將球里的空氣抽光,球外的大氣壓力將這兩個(gè)半球緊緊地壓在一起。
人們用了16匹強壯的馬,向兩邊使勁地拉,才將兩個(gè)半球拉開(kāi)。
這個(gè)實(shí)驗證明大氣的壓力有多么大??!把一個(gè)裝滿(mǎn)水的瓶子放到桌上,在桌旁椅子上放一個(gè)同樣大小的空瓶子。
把一根橡皮管灌滿(mǎn)水,捏住管子的兩頭,一頭插進(jìn)桌上的瓶子里,另一頭插進(jìn)椅子上的空瓶子里。
松開(kāi)捏住管口的手,你會(huì )看到,只要一個(gè)瓶子里的水位比另一個(gè)瓶子的水位低,水就會(huì )從水位高的瓶子流向水位低的瓶子里。

什么是虹吸現象?


二、虹吸是什么現象?

虹吸現象是液態(tài)分子間引力與位差能造成的。
即利用水柱壓力差,使水上升再流到低處。
由于管口水面承受不同的大氣壓力,水會(huì )由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相等高度,水就會(huì )停止流動(dòng)。
利用虹吸現象很快就可將容器內的水抽出。

虹吸是什么現象?


三、虹吸現象是什么原理???

虹吸現象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升后再流到低處。
由於管口水面承受不同的大氣壓力,水會(huì )由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相同的高度,水就會(huì )停止流動(dòng)。
利用虹吸現象很快就可將容器內的水抽出。
虹吸管是人類(lèi)的一種古老發(fā)明,早再公元前1世紀,就有人造出了一種奇特的虹吸管。
事實(shí)上,虹吸作用并不完全是由大氣壓力所產(chǎn)生的,在真空里也能產(chǎn)生虹吸現象。
使液體向上升的力是液體間分子的內聚力。
在發(fā)生虹吸現象時(shí),由於管內往外流的液體比流入管子內的液體多,兩邊的重力不平衡,所以液體就會(huì )繼續沿一個(gè)方向流動(dòng)。
在液體流入管子里,越往上壓力就越低。
如果液體上升的管子很高,壓力會(huì )降低到使管內產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成),虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的。
因為氣泡會(huì )使液體斷開(kāi),氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0,從而破壞了虹吸作用,因此管子一定要裝滿(mǎn)水。
在正常的大氣壓下,虹吸管的作用比在真空時(shí)好,因為兩邊管口上所受到的大氣壓提高了整個(gè)虹吸管內部的壓力。
應用實(shí)例:把充滿(mǎn)水的膠管一端插入水中,另一端垂在盛水的容器之外,而且,出水口要低于水面。
這樣,水就會(huì )從容器順著(zhù)膠管流出。

虹吸現象是什么原理???


四、虹吸現象

問(wèn)題1:出水孔是否會(huì )有氣泡進(jìn)入而使虹吸現象中斷?答:只要水源有足夠的水量,虹吸管就會(huì )連續出流,不會(huì )有氣泡進(jìn)入而使虹吸現象中斷。
問(wèn)題2:如果不會(huì )中斷,那如果連通管的直徑增加是否會(huì )中斷呢?比如說(shuō)500mm直徑的管子。
答:同上水源充足,管徑增大不會(huì )中斷,工程中虹吸管直徑有比500mm更大的,你可以到大型的自來(lái)水廠(chǎng)看看(如虹吸濾池的虹吸進(jìn)水管)。
問(wèn)題3:虹吸現象是否會(huì )中斷和管子的直徑有關(guān)嗎(前提是出水口露在空氣中)答:虹吸管的過(guò)流量與管子的直徑有關(guān)。
只要起始運行時(shí)經(jīng)過(guò)完全排氣,有足夠的水源和落差。
當然,如果虹吸出口在水下出流,運行更穩定。
問(wèn)題4、問(wèn)題5一并通過(guò)推導回答如下:實(shí)際上虹吸流動(dòng)時(shí)有水流阻力,有能量損失,需知道虹吸管的長(cháng)度及布置情況。
做為初學(xué),可假定為理想情況,不考慮能量損失。
設水源水面到虹吸管出口的高差為H,列水源水面到虹吸管出口的伯努利方程得: H1=V^2/(2g) , 得虹吸流速:V=(2gH1)^(1/2) 虹吸流量:Q=(3.14D^2/4)(2gH1)^(1/2) D為虹吸管內徑。
設最高點(diǎn)壓強為P,虹吸管最高點(diǎn)到出口的高差為H2,列最高點(diǎn)到出口的伯努利方程得: H2+P/(pg)+V^2/(2g)=V^2/(2g)得:P = -pgH2 (相對壓強,即不包括大氣壓,相對壓強為負值,即絕對壓強小于大氣壓,就是處于一定的真空狀態(tài),理論上最大真空值不能超過(guò)10米水柱,即H2<10米水柱)也可列容器液面到最高點(diǎn)的伯努利方程:0=H3+P/(pg)+V^2/(2g)P=-pg[H3+V^2/(2g)]=-pg[H3+H1] = -pgH2 (答案與上面相同)當然虹吸管的工作條件之一是虹吸管必須先充滿(mǎn)水,而且管道不進(jìn)氣(容易進(jìn)氣的部位是在虹吸管的頂部,因為此處壓強小于大氣壓,而虹吸管兩端進(jìn)出口處都大于大氣壓,倒不容易進(jìn)氣。
)因此虹吸管壁不能有孔眼和裂縫。
因實(shí)際的水流有阻力,有能量損失,虹吸管頂點(diǎn)的允許安裝高度遠小于10米!說(shuō)明:本例在不考慮水流能量損失,而且虹吸管截面是均勻的情況下,得出與截面積、管長(cháng)、流速無(wú)關(guān)。
但實(shí)際有水流的能量損失,計算要遠比以上復雜。

虹吸現象


五、什么是虹吸現象?

由于大氣壓的作用,液體從液面較高的容器通過(guò)曲管越過(guò)高處而流入液面較低容器的現象。
它發(fā)生的條件是曲管(虹吸管)里先要灌滿(mǎn)液體,同時(shí)高于較高液面的液柱的壓強不超過(guò)大氣壓。
例如,汽車(chē)司機常用虹吸管從油桶中吸出汽油或柴油;
河南、山東一帶應用虹吸管把黃河里的水引到堤內灌溉農田;
在日常生活中,如給魚(yú)缸換水等都是。

什么是虹吸現象?


六、虹吸現象是什么及其原理

虹吸現象:將一根盛滿(mǎn)液體的軟管兩頭用手指堵住,一端抄放進(jìn)一個(gè)裝有液體的容器中(必須浸沒(méi)在液面下,兩端手指都不能松開(kāi)),另一端放在容器外側,只要外端的管口位置低于內側的管口,這時(shí)同時(shí)松開(kāi)堵住的手指,容器中的液體就會(huì )源源不斷流出,襲這就是虹吸現象。
虹吸現象是利用壓差原理,當外側管知口低于內側管口時(shí),兩個(gè)管口位置就形成高度差,這段液體的高度差就會(huì )形成一定的壓強,這就是道虹吸現象的動(dòng)力源,松開(kāi)手指后,液體就會(huì )在這個(gè)壓力差的作用下發(fā)生流動(dòng),高差越大,液體流動(dòng)越快。

虹吸現象是什么及其原理


七、什么是虹吸現象?

虹吸現象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升后再流到低處。
由於管口水面承受不同的大氣壓力,水會(huì )由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相同的高度,水就會(huì )停止流動(dòng)。
利用紅吸現象很快就可將容器內的水抽出。
虹吸管是人類(lèi)的一種古老發(fā)明,早再公元前1世紀,就有人造出了一種奇特的虹吸管。
事實(shí)上,虹吸作用并不完全是由大氣壓力所產(chǎn)生的,在真空里也能產(chǎn)生虹吸現象。
使液體向上升的力是液體間分子的內聚力。
在發(fā)生虹吸現象時(shí),由於管內往外流的液體比流入管子內的液體多,兩邊的重力不平衡,所以液體就會(huì )繼續沿一個(gè)方向流動(dòng)。
在液體流入管子里,越往上壓力就越低。
如果液體上升的管子很高,壓力會(huì )降低到使管內產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成),虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的。
因為氣泡會(huì )使液體斷開(kāi),氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0,從而破壞了虹吸作用,因此管子一定要裝滿(mǎn)水。
在正常的大氣壓下,虹吸管的作用比在真空時(shí)好,因為兩邊管口上所受到的大氣壓提高了整個(gè)虹吸管內部的壓力。

什么是虹吸現象?


八、什么是虹吸現象

虹吸現象 虹吸現象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升后再流到低處.由於管口水面承受不同的大氣壓力,水會(huì )由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相同的高度,水就會(huì )停止流動(dòng).利用紅吸現象很快就可將容器內的水抽出. 虹吸管是人類(lèi)的一種古老發(fā)明,早再公元前1世紀,就有人造出了一種奇特的虹吸管. 事實(shí)上,虹吸作用并不完全是由大氣壓力所產(chǎn)生的,在真空里也能產(chǎn)生虹吸現象.使液體向上升的力是液體間分子的內聚力.在發(fā)生虹吸現象時(shí),由於管內往外流的液體比流入管子內的液體多,兩邊的重力不平衡,所以液體就會(huì )繼續沿一個(gè)方向流動(dòng).在液體流入管子里,越往上壓力就越低.如果液體上升的管子很高,壓力會(huì )降低到使管內產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成),虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的.因為氣泡會(huì )使液體斷開(kāi),氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0,從而破壞了虹吸作用,因此管子一定要裝滿(mǎn)水.在正常的大氣壓下,虹吸管的作用比在真空時(shí)好,因為兩邊管口上所受到的大氣壓提高了整個(gè)虹吸管內部的壓力.

什么是虹吸現象


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