2016-12-02 17:23:35

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虹吸(siphon)是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构(称为虹吸管)之后,开口于更低的位置。这种结构下,管子两端的液体压强差能够推动液体越过最高点,向另一端排放,主要是由万有引力让虹吸管作用。

2010年5月澳洲昆士兰科技大学休斯博士(Dr Stephen Hughes)说:“是由重力让虹吸管内的液体由上端往下端流动,借由较长且朝下的那一端,将较短上端那一边的水往上引出再流到下端。”

基本信息

  • 中文名

    虹吸

  • 外文名

    syphonage

  • 所属学科

    物理学

  • 应用领域

    市政排水,金融

折叠 编辑本段 基本简介

虹吸现象虹吸现象

该现象是由于液态分子间引力与位能差所造成的,早再公元前1世纪,就有人发现了这一奇特现象。

折叠 编辑本段 基本原理

虹吸现象虹吸现象

虹吸现象是液态分子引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。由于管口处承受不同的压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到管口处压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。当然,重力在虹吸过程中也扮演了重要的角色。

折叠 编辑本段 历史记载

虹吸管是人类的一种古老发明,早在公元前1世纪,就有人虹吸现象虹吸现象造出了一种奇特的虹吸管。中国人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。其书载:以竹为筒,“无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。“明代的《种树书》中也讲到用唧筒激水来浇灌树苗的方法,对于虹吸原理,中国古代也有论述。南北朝时期成书的《关尹子·九药篇》说:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下,盖(气)不升则(水)不降。井虽千仞,汲之水上;盖(气)不降则(水)不升。”有两个小孔的瓶子能倒出水,如果闭住一个小孔,另一个小孔外面的空气压力会比瓶里水的压力大,水就流不出来。

唐代王冰《素问》注中,有关大气压力的物理现象记述得较清楚,王冰曰:“虚管溉满,捻上悬之,水固不汇,为无升气而不能降也;空瓶小口,顿溉不入,为气不出而不能入也。”指出一个小口的空瓶灌不进水是因为瓶里气体出不来。宋代俞琰在《席上腐谈》中补充了前人的发现,说;“予幼时有道人见教,则剧烧片纸纳空瓶,急覆于银盆水中,水皆涌入瓶而银瓶铿然有声,盖火气使之然也;又依法放于壮夫腹上,挈之不坠。”在空瓶里烧纸,由于火把瓶里的一部分空气赶出瓶外,火熄灭后瓶里就形成负压,造成一定的真空,瓶外的空气压力就把瓶紧紧地压在人腹上。如果把瓶放在水里,水就立即涌入瓶里。

明代庄元臣在《叔苴子·内篇》中也指出把葫芦勺倒压入水中,水并没有进入葫芦里,这是因为葫芦里有空气。

折叠 编辑本段 主要作用

事实上,虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的,在真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间分子的内聚力。在发生虹吸现象时,由于管内往外流的液体比流入管内的液体多,两边的重力不平衡,所以液体就会继续沿一个方向流动。液体流入管内,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(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。因为气泡会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用,所以管子一定要装满水。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强提高了整个虹吸管内部的压力。

折叠 编辑本段 应用实例

1.抽取液体时用虹吸管, 当源液面高于待装容器液面时,开始仅需人工挤压吸气虹吸现象虹吸现象

,至液体充满管体后再无需外力液体即可在虹吸作用下自动流向待待装容器[1]

2.虹吸马桶,相比较早使用的直冲式马桶,其能达到节水且冲排更干净的效果。

折叠 工程应用

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。

折叠 ​金融应用

虹吸金融理论认为技术面分析可以解决基本面对于利用内幕消息进行盈利群体,导致的基本面分析失效的局面,比如一个国家利用制造紧张关系影响商品价格进行风险投资盈利,这在金融信息化高度发达的现代社会是完全可能的,国际经济一体化已经形成了可以容纳国家财富的规模市场,如果利用内幕消息套利,在基本面有时非常难以判断,技术面就解决了这种不足,技术分析不是万能的,但没有技术分析的独立基本面分析显然无法规避许多未知事件。例如,一个军事争端地区决定进行和谈,如果这对国际社会稳定起到重要作用,同时国际黄金市场足够容纳这个国家的大笔对冲资金,该地区国家完全有可能利用黄金市场进行风险放大交易牟利,如果单从基本面分析,很难把握该事件的进展情况,但如果从技术面分析,则可以从相关市场数据得出正确的判断。在实际运用中,虹吸理论对各种实际投资品种投资有不同的认识,对纸黄金实物黄金投资的理解为,长期持有将获得可靠的收益,由于黄金储量有限,而不断的加工使用和新需求增加,则会使包括黄金矿产储备在内的实际需求缺口增加,同时,有限的资源消耗会带动黄金价格上扬[2]

虹吸理论对黄金保证金交易有三个方面的理解:第一、风险投资。第二、黄金产品套利。第三、黄金产品套期保值。

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