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水力分析与计算
生活中的水力学-虹吸
虹吸是一种流体力学现象,可以不
借助泵而抽吸液体。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
要是由万有引力让虹吸管作用,2010
年5月澳洲昆兰科技大学休斯博士(DrStephenHughes)说:“是
由重力让虹吸管内的液体由上端往下端流动,藉较长且朝下的那一
端,将较短上端那一边的水往上引出再流到下端。”
原理
即先在连接管中创造一个低压环境,利用管内的气压与高位液体
液面的大气压的气压差,将液体导入到连接管中,待液体通过连接管
的最高点,并且连接管出口侧液位低于高位液体液位后,在重力的作
用下,高位液体持续流入低位液体容器,直到高、低位液体的水平高
度相同,液体停止流动。
附图针对“管口气压差”说,如图,由于两边的气压基本相同,
高位管口由于伸入液面的深度远低于低位管口伸入液面的深度,故从
管口处来说,低位管口处的压强要大于高位管口处的压强,但液体仍
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会从高位容器流入低位容器。之所以会产生这种现象,是因为这里的
压力仅仅只能传导到液体的上表面。所以低位的杯子里的管子虽然压
力较高,但是无法传导到高位杯子里去,所以也无法阻止液体下落。
条件
利用虹吸原理必须满足三个条件:
1、管内先装满液体
2、管的最高点距上容器的水面高度不得高于大气压支持的水柱
高度。
3、出水口比上容器的水面必须低。这样使得出水口液面受到向
下的的压强(大气压加水的压强)大于向上的大气压。保证水的流出。
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