水往高处流_奇妙的虹吸现象

2023年12月21日发(作者：平措)

Mystery

万象奥秘

水往高处流———奇妙的虹吸现象

◆陈仁政

做虹吸实验就会看到，

只要

BA

的

管子的这一端处终止。

如果低处的杯子不是放在图

1

水银柱竖直高度大于

0.76

米，就不

现象。 “人往高处走，水往低处流。 ”

这是一句流行的“口头禅”。 “水往低

那样很低的位置，

而是放在图

2

那

会产生虹吸现象。

然而，

大气压强不是产生虹吸

处流”

符合能量守恒定律———如果

样较高的位置，

只要低处杯子的液

水自然而然就会向高处流的话，那

面低于高处杯子的液面

（或者低处

现象的全部原因，

否则无法解释在

不就是将自然增加能量而违反这个

是空杯子，

其底部低于高处杯子的

真空里也能产生虹吸现象。

所以，虹

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，

再按图

1

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。

我们

可以看到，

从图

1

中水管内的

A

到

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

最高处即图

1

中的

B

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

BA

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

BC

的竖直压

强。

由于液柱

BC

的高度大于

BA，

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。

一个事

实可以验证虹吸现象是由大气压强

产生的：

如果

BA

的竖直高度大于

大气压所能支持的液柱的竖直高度

（对水和水银，这个高度在一个大气

压 下 分 别 是

吸现象还有另一个原因———液体中

分子之间的内聚力。

大显身手———应用广泛的虹吸

现象。

虹吸现象被广泛用于生产、生

活的各个领域。

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

“水往高处流”———有趣的虹吸

隐

形

之

手

B

之间的水，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

（但仍在

A

处的水面

之下），

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

吸出来，并立即让嘴离开塑料管，这

10.336

米 和

时油箱中的油就源源不断地流进桶

不

中了。

有经验的司机会掌握吸汽油

0.76

米

），

就

会 产 生 虹 吸 现

的力度，以免汽油进入胃中，还要立

象 个 有 趣 。

这

的 事 实 条 ，

有

件 的 读 者 可 以

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。

图

1

图

2

用 实 验 来 验

证—水 银 ——用

46

2011.1

万象奥秘

Mystery

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

（图

3）。

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。

图

3

虹吸式马桶中的虹吸管

在虹吸式马桶中，

也用了虹吸 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。

早在距今

2000

多年前，

中国和古罗马人已能成功

运用倒虹吸现象建立供水管线。

不

过，

早一些的古罗马人并不知道倒

虹吸现象———他们怕输水管 道中的

水向下流之后不再向上流，

因而修

建的输水管全段都是逐渐往下倾斜

的。

为此，管道要么绕个大弯，要么

被高高的支柱支撑着。

例如一条叫

阿克瓦·马尔奇亚的输水管道，全 长

有

100

千米，

但管道两端的直线距

离仅约

50

千米，

竟多造了约

50

千

米的石头工程！

虽然倒虹吸管和虹吸管的输水

原理相同，

但倒虹吸管在开始工作

时并不需要人为制造管中的真空。

在设法尽快排解

2008

年 汶 川

地震后形成的堰塞 湖可能 形 成 的

宋朝曾公亮《武经总要》中，有用竹

“决堤”灾害时，就有专家建议用几

筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引

根大虹吸管将上游的水自动吸到下

下山的记载。

中国古代还应用虹吸

游。

他们认为，这样可以低成本、快

原理制作了唧筒—一种守

——战争中

速高效实现泄洪。

城必备的灭火器。

宋代苏轼《东坡志

林》中，记载四川盐井中用唧筒把盐

水吸到地面的方法。

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。

1968

年，

芬兰人

Olavi Ebeling

与

Per Sommerhein

共同发明了屋面

自动排水系统，

使用的也是虹吸排

水原理。

这种具有很多优点的系统，

在现代工程中得到广泛应用。 “

鸟

巢”、中央电视台新址、上海科技馆、

广州白云机场航站楼等大面积屋面

排水，已采用了这种系统。

中国人很早就懂得并应用虹吸

原理，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”。

用虹吸

原理，

西南地区的少数民族用一根

除去竹节后弯曲的长竹管来饮酒。

2010-12

期

实际上，

倒虹吸管就是我们熟知的

形

连通器。

之

“蓝色自来水”之谜———另类的

手

倒 虹 吸

“ ”。

2010

年

8

月

26

日

20

隐

当渠道要“过路”的时候———倒

时多，无锡市水秀新村的一位住户，

虹吸现象。

虹吸现象与倒虹吸现象

发现水龙头放出来的自来水是蓝色

的，像卫生间马桶里加了“厕宝”的

颜色，5

分钟后才恢复透明。

当晚

20

时多又出现这一奇特的现象。

原来，

这种有趣的现象，是由“倒虹吸”现

象引起的。

平时，正常用水一般不会

产生“倒虹吸”现象，但如果碰巧因

为停水等原因造成水管是空的，那

么供水管就可能通过虹吸作用将抽

水马桶里的水吸到自来水管里。

如

果市民在抽水马桶里加 了 有 色 液

体，

那么自来水管里流出的水就会

变色。

为防止“倒虹吸”现象产生，使

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11.更年期

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12.《好年头好兆头》

用抽水马桶的市民应在马桶进水管

前面安装一个单向阀门即止回阀。

当然，这里的“倒虹吸”现象和前面

说到的倒虹吸现象，是有区别的。

林方时） （责编

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