什么是虹吸现象?

2024-04-27

1. 什么是虹吸现象?

虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。由於管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。

什么是虹吸现象?

2. 什么是虹吸现象

虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动.利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。
就像有时给金鱼缸换水时,就用一根管子,管子放入金鱼缸中,管中灌满水,然后将管子放在比金鱼缸中的水位低的地方,水就会不断流出,知道与水管一段相平

3. 什么叫虹吸现象?

如图,管道两端水体都是自由水面(事实上就是两端的静水压强相等),连接两端的管道中水流低—高—低的流动现象。
水的能量由位能(重力势能)、压能、动能组成。简单分析,均匀虹吸管道中,因为动能不变,如果忽略水的粘性(忽略摩擦损失),应该是位能+压能守恒。在虹吸管道的顶部,位能最大,压能最小,并且压强小于大气压(负压)。所以,在虹吸管道顶部打一孔,水不会出来,而是空气进去,压强增大,虹吸中断。AB两端的压强都基本等于大气压,而入口A端的位能大于出口B端的位能,因此推动虹吸流动的能量来源是虹吸管道进出口之间的水位差,可以说是水位差推动水的流动。即使有了这推动力,但是虹吸不会自动开始,首先必须在管道中制造出负压条件。流动开始后,不需要额外动力。

什么叫虹吸现象?

4. 虹吸现象

问题1:出水孔是否会有气泡进入而使虹吸现象中断?
答:只要水源有足够的水量,虹吸管就会连续出流,不会有气泡进入而使虹吸现象中断。
问题2:如果不会中断,那如果连通管的直径增加是否会中断呢?比如说500mm直径的管子。
答:同上水源充足,管径增大不会中断,工程中虹吸管直径有比500mm更大的,你可以到大型的自来水厂看看(如虹吸滤池的虹吸进水管)。
问题3:虹吸现象是否会中断和管子的直径有关吗(前提是出水口露在空气中)
答:虹吸管的过流量与管子的直径有关。只要起始运行时经过完全排气,有足够的水源和落差。当然,如果虹吸出口在水下出流,运行更稳定。
问题4、问题5一并通过推导回答如下:
实际上虹吸流动时有水流阻力,有能量损失,需知道虹吸管的长度及布置情况。做为初学,可假定为理想情况,不考虑能量损失。
设水源水面到虹吸管出口的高差为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为虹吸管内径。
设最高点压强为P,虹吸管最高点到出口的高差为H2,列最高点到出口的伯努利方程得: 
  H2+P/(pg)+V^2/(2g)=V^2/(2g)
得:P = -pgH2  (相对压强,即不包括大气压,相对压强为负值,即绝对压强小于大气压,就是处于一定的真空状态,理论上最大真空值不能超过10米水柱,即H2<10米水柱)
也可列容器液面到最高点的伯努利方程:
0=H3+P/(pg)+V^2/(2g)
P=-pg[H3+V^2/(2g)]=-pg[H3+H1] = -pgH2 (答案与上面相同)

当然虹吸管的工作条件之一是虹吸管必须先充满水,而且管道不进气(容易进气的部位是在虹吸管的顶部,因为此处压强小于大气压,而虹吸管两端进出口处都大于大气压,倒不容易进气。)因此虹吸管壁不能有孔眼和裂缝。因实际的水流有阻力,有能量损失,虹吸管顶点的允许安装高度远小于10米!

说明:本例在不考虑水流能量损失,而且虹吸管截面是均匀的情况下,得出与截面积、管长、流速无关。但实际有水流的能量损失,计算要远比以上复杂。
是否可以解决您的问题?

5. 虹吸现象

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月澳洲昆士兰科技大学休斯博士(Dr Stephen Hughes)说:“是由重力让虹吸管内的液体由上端往下端流动,借由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。”
     在虹吸管的上端开口处,向管内的压强为上端水受到重力往管口浸入位置处推挤所形成的容器液压;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;到与重力产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。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。

虹吸现象

6. 什么虹吸现象?

如图,管道两端水体都是自由水面(事实上就是两端的静水压强相等),连接两端的管道中水流低—高—低的流动现象。
水的能量由位能(重力势能)、压能、动能组成。简单分析,均匀虹吸管道中,因为动能不变,如果忽略水的粘性(忽略摩擦损失),应该是位能+压能守恒。在虹吸管道的顶部,位能最大,压能最小,并且压强小于大气压(负压)。所以,在虹吸管道顶部打一孔,水不会出来,而是空气进去,压强增大,虹吸中断。AB两端的压强都基本等于大气压,而入口A端的位能大于出口B端的位能,因此推动虹吸流动的能量来源是虹吸管道进出口之间的水位差,可以说是水位差推动水的流动。即使有了这推动力,但是虹吸不会自动开始,首先必须在管道中制造出负压条件。流动开始后,不需要额外动力。

7. 虹吸现象

虹吸现象是指在大气压作用下,因高度差产生的液体流动现象。将液体充满一根倒U形的管状结构内后,开口高的一端置于装满液体的容器中,容器内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出。

虹吸现象
虹吸是一种流体物学现象,可以不借助水泵而抽吸液体。

虹吸的实质是因为液体压强和大气压强而产生。

虹吸现象在生活中有应用,例如鱼缸、水缸等。

虹吸现象

8. 为什么会产生虹吸现象?

虹吸原理:就是连通器的原理,加在密闭容器里液体上的压强,处处都相等。而虹吸管里灌满水,没有气,来水端水位高,出水口用手掌或其他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后,打开出水口,虽然两边的大气压相等,但是来水端的水位高,压强大,推动来水不断流出出水口。
虹吸原理的发现和应用
中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管,在中国古代称“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。宋朝曾公亮《武经总要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载。中国古代还应用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是战争中一种守城必备的灭火器。宋代苏轼《东坡志林》卷四中,记载了四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面。其书载:以竹为筒,“无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。“明代的《种树书》中也讲到用唧筒激水来浇灌树苗的方法,对于虹吸原理,中国古代也有论述。南北朝时期成书的《关尹子·九药篇》说:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下,盖(气)不升则(水)不降。井虽千仞,汲之水上;盖(气)不降则(水)不升。”有两个小孔的瓶子能倒出水,如果闭住一个小孔,另一个小孔外面的空气压力会比瓶里水的压力大,水就流不出来。唐代王冰《素问》注中,有关大气压力的物理现象记述得较清楚,王冰曰:“虚管溉满,捻上悬之,水固不汇,为无升气而不能降也;空瓶小口,顿溉不入,为气不出而不能入也。”指出一个小口的空瓶灌不进水是因为瓶里气体出不来。宋代俞琰在《席上腐谈》中补充了前人的发现,说;“予幼时有道人见教,则剧烧片纸纳空瓶,急覆于银盆水中,水皆涌入瓶而银瓶铿然有声,盖火气使之然也;又依法放于壮夫腹上,挈之不坠。”在空瓶里烧纸,由于火把瓶里的一部分空气赶出瓶外,火熄灭后瓶里就形成负压,造成一定的真空,瓶外的空气压力就把瓶紧紧地压在人腹上。如果把瓶放在水里,水就立即涌入瓶里。明代庄元臣在《叔苴子·内篇》中也指出把葫芦勺倒压入水中,水并没有进入葫芦里,这是因为葫芦里有空气
由于大气压的作用,液体从液面较高的容器通过曲管越过高处而流入液面较低容器的现象。它发生的条件是曲管(虹吸管)里先要灌满液体,同时高于较高液面的液柱的压强不超过大气压。例如,汽车司机常用虹吸管从油桶中吸出汽油或柴油;河南、山东一带应用虹吸管把黄河里的水引到堤内灌溉农田;在日常生活中,如给鱼缸换水等都是。