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。
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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。
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《极限挑战》中害死小猪的杯子,竟然跟马桶是一个原理
●文章来源于 学而思物理老师王淇磊的个人公众号
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