虹吸原理在生活中的运用:不动声色——鱼缸巧换水

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虹吸原理在生活中的运用

星期日的时候,爸爸交给浩浩一个任务,让他把家里的鱼缸彻底清洗一下,清理鱼缸内的粪便、杂物等,换换绿色植物、水,给金鱼一个好的环境。

浩浩看了看鱼缸,说:“这太麻烦了,要一桶一桶地将水往外舀,再一桶一桶提到墩布池倒掉,太慢了。”

爸爸笑着说:“你可以动一下脑筋,想想有没有快一点的方法啊。”

浩浩说:“能有什么方便快捷的办法?”

爸爸说:“你可以自己上网去查资料。”

浩浩打开电脑,认真地查起来。果然,他发现了一个非常实用的方法,这个方法是利用虹吸原理,利用这个原理,可以解决给金鱼缸换水的麻烦了。浩浩非常高兴,决定付诸行动。

爸爸在一旁提醒,“你打算怎么操作呢?得先想明白了。”

浩浩点点头,拿出自己的本子,将步骤列出来:

1.先去小区里的自选超市购买一根足够长的塑料水管,价格不贵,可以一直使用;

2.将塑料水管的一端埋入鱼缸,不要让它露出鱼缸水面,另一端接到家里距离鱼缸最近的水龙头,套紧。需要注意的是,这个龙头下面一定要有排水池。另外,要保证塑料水管正好套住水龙头,粗了细了都不行,一定要刚刚好。

3.打开水龙头往鱼缸里注水,同时摁住鱼缸一端的水管,千万不能让它露出水面;

4.当看见塑料水管里面的水流入鱼缸后,就可以把水龙头关上,把塑料水管拔下。这时,鱼缸里的水就往水池排出,一直到把鱼缸里的水排完。

与此同时,浩浩写下了注意事项:鱼缸要高于排水管;整个过程都要保证不要让鱼缸一端的水管露出水面。

列出这些步骤之后,浩浩开始付诸实践。半个小时之后,顺利地完成了任务。

虹吸原理究竟是怎么回事呢?

简单来说,虹吸现象是液体分子间引力与位能差所造成的,也就是利用水柱的压力差,使水上升后再流到低处。在这个过程中,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。

在生活中,发生虹吸现象时,由于水管内往外流动的液体比流进管子内的液体多,两边的重力不平衡,因此液体就会继续沿一个方向流动。当液体流入管子里,越往上压力就越低。如果液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡,这些气泡由空气或其他成分的气体构成,虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的。由于气泡的本身特点,会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至零,从而破坏了虹吸作用,因此管子一定要装满水。在正常的大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。

简单地归纳一下,利用虹吸原理必须同时满足三个条件:

1.管内先装满液体;

2.管的最高点距上容器的水面高度不得高于大气压支持的水柱高度;

3.出水口必须比容器的水面低。这样使得出水口液面受到向下的压强(大气压加水的压强)大于向上的大气压,保证水的流出。

明白了这个原理之后,浩浩高兴地说:“我又学到了新的知识。”

生活中的物理现象

在现实生活中,虹吸原理有着很广泛的运用,一些水利专家利用虹吸原理,将河、湖等内的水排出,节约了机械设备的使用量与电能的消耗,十分有效地解决了很多问题。在家庭生活中,楼顶、屋面排水系统,基本上也是按照虹吸原理设计的。

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