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虹吸原理——水为什么会爬升？

送交者: 炫笔伏逼[♂☆★★★不闻风知★★★☆♂] 于 2021-05-13 23:20 已读 2806 次

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之前的文章中介绍过，日漫《石纪元》是中学生物理授课神番。什么灯泡、发电机、电灯泡、滑轮组，统统可以自己制作。

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本期的主题是另一个神奇的知识点——虹吸。

剧情中，千空团队外出寻找钨矿石过程中，千空和玛古玛被困深井。无计可施之际。克罗姆在千空指导下，利用一根管子实施了营救。这个片段中涉及到的物理知识即“虹吸”原理。

视频片段

原理解释

所谓的“虹吸”，可以描述为：将液体充满一根倒U形的管状结构内后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会“先上升，后下降”，持续通过虹吸管向更低的位置流出。

虹吸的工作原理，主要是要靠“大气压”。如下图，左侧管中液柱较长，右侧较短。对管最高点进行分析，会发现左侧压强小于右侧，所以水会向左移动，最后从右侧管流出。

???

表面上看，液体确实是“先爬升，后降落”，但从整体上看会发现，右侧杯子的液面高于另一侧管口，所以液体整体是向下流的，其重力势能降低，并不违背“水往低处流”的道理。

生活应用

生活中利用虹吸工作的典型例子有很多，这里列举三个神奇的例子：

1、鱼缸换水器

利用气囊首先把鱼缸一侧的水抽至最高点，之后不需要外力，鱼缸中的水会自动的被抽出。

2、虹吸式马桶

虹吸式马桶，也同样利用到了虹吸原理。如图，马桶的下水道就是一个外置虹吸管。正常情况下，下水道底部会残留一部分的水，阻断下水道气味的上升。当马桶冲水时，马桶一侧的液面会高于虹吸管最高点到达另一侧，此时由于两侧的高度差，马桶会产生极大的“吸力”，把马桶中的大便等物体排走。

3、公道杯

公道杯的神奇之处在于，在杯子倒入少量水，杯子可以正常使用，但是只要液面超过一定高度，杯中的水就会从底部流出，而且几乎会把杯中的水排空。

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实际上，公道杯的原理与马桶是类似的，只不过公道杯的“虹吸管”是内置的，后者是外置的。

自己动手，做一个简易公道杯

《极限挑战》中害死小猪的杯子，竟然跟马桶是一个原理

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