物理小论文 奇妙的虹吸现象

课程论文（2013-2014学年秋季学期）

论文题目：水往高处流—奇妙的虹吸现象

课程名称：大学物理

任课教师：朱世秋

班级：植物139

学号：1301080906

姓名：李丽

水往高处流—奇妙的虹吸现象

摘要:虹吸现象的实验方法,原理: 大气压加分子间力和液体中分子之间的内聚力,在日常生活中的应用.

关键字:虹吸现象,原理,应用.

“人往高处走，水往低处流。”这是一句流行的“口头禅”。“水往低处流”符合能量守恒定律——如果水自然而然就会向高处流的话，那不就是将自然增加能量而违反这个规律了么？然而，有时水的确会“往高处流”。

在一根弯曲的管子中灌满水，以排除管中的空气（目的是在管子中人为制造“真空”），用两个手指头分别堵住管子两端不让水流出来，把管子的一端放在位于高处水杯的底部，另一端放在位于低处的空杯之中，最后放开手指头。这时，我们会看到高处水杯中的水，会通过管子连续不断地流向低处的空杯之中，直到流完。这个现象叫虹吸现象，这根管子叫虹吸管。虹吸二字是因为管子的一段弧形像一条弯曲的彩虹，又能起到吸水的作用。在虹吸现象中水是“往高处流”的。

如果高处水杯中的管子的一端没有放到底部，那么依然会发生虹吸现象，但水流会在高处水杯中的水被吸到管子的这一端处终止。

如果低处的杯子不是放在很低的位置，而是放在较高的位置，只要低处杯子的液面低于高处杯子的液面（或者低处是空杯子，其底部低于高处杯子的液面），那么两个杯子里的水面最终会因虹吸现象而处在同一个水平面上。

大气压加分子间力——虹吸现象的原因。水什么会“往高处流”而产生虹吸现象呢？原来，虹吸现象是大气压强引起的。假设虹吸管内的最高处，有一个和水流方向垂直的液片。显然，这个液片左边受到的向右的压强，等于大气压减去液柱a的竖直压强；而这个液片右边受到的向左的压强，等于大气压减去液柱b的竖直压强。由于液柱 b的高度大于a，所以液片右面所受的压强比它左面所受的小。这样，液片就会向右移动而使水流动，产生虹吸现象。

然而，大气压强不是产生虹吸现象的全部原因，否则无法解释在真空里也能产生虹吸现象。所以，虹吸现象还有另一个原因——液体中分子之间的内聚力。

虹吸现象被广泛用于生产、生活的各个领域。下面就列举一些虹吸现象在生活中

的应用.

不必将水倾倒或舀出，就可以把一个容器中的水“自然”搬移到另一个容器中。例如，要给鱼缸换水，只需要用一根塑料管做虹吸管，就可以很方便地把缸里的水吸出。对大鱼缸换水，这种方法不但非常方便，而且省时省力，真是“得来全不费工夫”。

汽车司机有时要用汽车油箱中的汽油，来清洗手上的油污或派其他用场。由于油箱口很小，无法直接用容器伸进去舀出汽油，这时多数司机都会利用虹吸现象。先在低于油箱的位置放一个桶，再用把一根塑料管的一端伸进汽油液面之下，然后用嘴在塑料管的另一端把汽油吸出来，并立即让嘴离开塑料管，这时油箱中的油就源源不断地流进桶中了。有经验的司机会掌握吸汽油的力度，以免汽油进入胃中，还要立即用清水漱口，以避免汽油——特别是早期的加铅汽油污损口腔；给鱼缸换水时也可以用这个“口吸法”；要把汽油桶中的汽油加进汽车油箱，也可如法炮制。

在虹吸式马桶中，也用了虹吸管来吸走粪水，并形成“水封”以避免下水道中的臭气散发到房间之中。它不是借助水流冲力来冲排污液，所以池内存水面较大，冲水噪声较小。一种用于魔术表演的茶壶，也用到虹吸现象。

虹吸现象还用于水利工程。在将虹吸管成功应用于十几座水库之

后的 2003 年 7 月，浙江省杭州市萧山区水利局在黄石垄水库安装了一

根直径 153 厘米、跨越 8 米高度的虹吸管。到 2004 年 1 月，这根当时世界上直径最大、虹吸高度最高、全长近百米的虹吸管，犹如一条巨龙、静静地匐卧在黄石垄水库大坝上，并一次试运行成功。当渠道要“过路”的时候——倒虹吸现象。虹吸现象与倒虹吸现象的区别在于，前者的“虹弯”向上凸，后者的“虹弯”向下凹。倒虹吸现象常用于输水管线。

倒虹吸管是渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时采用的一种下凹的立交管道。

小小的虹吸现象，在我们的生活中就有如此大的作用，有了它我们的生活方便了不少。当然，科学在不断进步，我相信，虹吸现象也会用更大的应用与发展。

参考文献:

《大型倒虹吸设计与施工》石泉，张立德，李红伟主编

《倒虹吸管》（第二版）余际可、罗尚生、田文铎主编