郭亮
塑料瓶、玻璃杯、長橡皮(塑料)管、彎折吸管、剪刀、強力夾、透明膠(防水布)、食用色素、水
1將塑料瓶從中上部剪開,保留底部一半以上,用剪刀在塑料瓶下方或側方開洞,保證能讓吸管穿入即可。
2將吸管長端從瓶中的孔洞穿出去,吸管彎折的短邊留在瓶中,形成一個V字形,然后用防水膠布將孔洞邊緣粘牢固,做到防水水平。
3在水中添加一定量的色素,保證液面接近但是不超過吸管的最高點,即彎折處。這時不會有液體流出來,這是因為有一部分液體被封住,導致吸管中的液體無法連通。
“小小”的虹吸現象是怎樣影響市政排水的?
虹吸原理在建筑排水,市政排水,水利工程等各方面均有應用。20世紀60年代,瑞典的幾位科學家把虹吸的原理應用到現代建筑上去,最初解決了建筑屋面的雨水排水系統(tǒng),當時在研究的初期,采用的是一種滿管壓力流的系統(tǒng),從而在管道式屋面雨水排放系統(tǒng)方面取得了重大突破。虹吸排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)相比,管徑小,排出量大,立管少,對建筑立面和空間的影響小。
4再加少量液體,使液面超過最高的彎折處,觀察出水口的變化和最終狀態(tài)的變化。
5接下來將塑料瓶放置在桌子等相對高些的位置,在塑料中放置長橡皮(塑料)管,由于管子較長可能有一定重量,可以懸掛在某一個位置,保證管子能夠延伸到嘴邊位置。
6下面需要你坐在比桌子矮的椅子上,用嘴吸一下長管喝到瓶中水,之后無需再用力吮吸,水就會自動流入口中,不想繼續(xù)享用時,可用強力夾封住出口端,待想喝時,打開夾子即可。
本實驗利用了物理中的虹吸現象,虹吸現象是液態(tài)分子間引力與位差形成的。即應用水柱壓力差,使得高壓一端的液體能夠越過某個高點再向低壓端持續(xù)排出。直到兩邊的大氣壓力相等,容器內的水面變成相等高度,水就會終止活動。看起來好像有一種水往高處走的錯覺。
家里常用的抽水馬桶,大部分都采用了虹吸的原理。虹吸式馬桶的原理是根據虹吸現象,借助沖洗水在馬桶中的排污管道內充滿水后構成的,當沖馬桶的時候,水箱中的水會流入馬桶,使馬桶中液面的最高點超過后方S形管道的最高點,即讓后方管道中完全充滿水,這時由于馬桶和排水管處具有液面高度差,所以水會向著排水管尾部排出。而當馬桶水面降低到低于S形管道最高處一定距離的時候,虹吸的水量不足,停止排水,馬桶中會預留一部分水用來液封管道,避免味道返流。
(責任編輯/陳天昊 美術編輯/胡美巖)
家用虹吸馬桶結構圖