科技小论文之连通器与虹吸管

The last birch

<p>  连通器是什么?顾名思义就是几个底部互相连通的容器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。</p> <p>  那它的工作原理是什么呢?我们可以用理想模型法来推断,假如在连通器底部中间有一点A,容器中装有同种液体,那么根据液体压强公式<i>p</i>=ρgh可得只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对A的压强才能相等。所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。</p> <p>  连通器的性质有:两端开口或相通的目的其实是防止大气压强对液面的干扰,如果把连通器里的液体都看成一个整体,那么同一深度压强相同时才会静止,如果同一深度压强不同,液体会向低压的地方流动直到平衡。但是如果某一个液面上被施加了一个额外的力,这个位置的液体压强就会叠加(如果液体上方有气体,就是叠加气体的压强)。为了保证两个(或多个)液面上施加的都是同一个大气压强,所以要两端开口。其实如果把整个连通器封闭也可以,不过两个液面上的空气必须连通(就好比把两个连通器对接并密封)。把一根橡皮管两头举起不让液体出来就是连通器,把两头对接在一起变成一个环也是连通器。</p><p> 连通器在生产实践中有着广泛的应用,例如,水渠的过路涵洞、牲畜的自动饮水器、锅炉水位计,以及日常生活中所用的茶壶、洒水壶等都是连通器。世界上最大的人造连通器是三峡船闸。</p> <p>  那虹吸是什么?虹吸是利用液面高度差的作用力现象,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,容器内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出。</p><p> </p> <p>  中国人其实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。</p> <p>  虹吸的原理及现象是这样产生的:最高点液体在重力作用下往低位管口处移动,在U型管内部产生负压,导致高位管口的液体被吸进最高点,形成虹吸现象。</p> <p>  虹吸原理我们也经常会了解到。</p><p> 工程的应用:上个世纪60年代,瑞典的几位科学家把虹吸的原理应用到现代建筑上去,最初解决了建筑屋面的雨水排水系统,当时在研究的初期,采用的是一种满管压力流的系统,从而在管道式屋面雨水排放系统方面取得了重大突破。虹吸原理在建筑排水,市政排水,水利工程等各方面均有应用。</p><p> </p>