來無影去無蹤的偷油賊在新聞中不時出現,他們經常開車疾馳而來,輕車熟路地把路邊卡車的油箱蓋子打開,之后插入管子往油箱里面一插,開始偷油——不需要借助什么泵的外力作用,油就自己泵出來了。
這種偷油,就是利用虹吸現象的經典操作,
什么是虹吸?簡單理解,就是液體通過重力產生壓力差,產生的一端高壓使液體能夠越過某個高點,最后持續排出。
在下面這張圖里,B端到C端的水會由重力作用而排出。排出時,會使B端產生一個負壓,于是在A端氣壓的作用下,水會源源不斷壓進B端,然后不斷從C端排出,直到壓力平衡,
虹吸現象可不僅僅能偷油,它在人們的生活中發揮著重要的作用,例如在咱們的洗衣機和馬桶上,都有應用。
國外科普原POSteve Mould演示了滾筒洗衣機里的虹吸現象,它被應用在加洗衣液的托盤上:
整個結構很簡單,由一個有水位孔的容器槽和一個蓋子所組成,
如果單純往容器槽里面倒入液體,在漫過排出孔的高度時,液體高度便不會再增加了,
而當蓋上蓋子之后,奇妙的事情就發生了:在沒有外力干擾的情況下,所有的液體被全部從排出孔吸走了,
為了更直觀的看到這個排除孔里面發生了啥,Steve Mould特地制作了一個透明的板子來展示這個原理。
在往這個板子里面加水的時候,可以看到水位在不斷上升,最后漫過了排出孔,不過,這時候并沒有發生虹吸現象,
直到這兩股水流聚合并徹底將空氣擠出,這時候,水由于重力作用從排出孔排出,于是虹吸就發生了,排出孔兩端的水位則不斷下降,因為兩側的水因為氣壓作用,被不斷壓進排出孔,直到重新有空氣進入排出孔,才使得壓力重新得到平衡。
此外,馬桶里也有利用虹吸現象的設計,是用在馬桶沖水上的,
在拆開后的馬桶結構中,右側的細長的管子接通沖水的孔道,左側的寬大部分連接的是蓄水箱,
通常情況下,蓄水箱的水位只能漫過這里,
而一旦水位漫過了頂部,之后通過重力往沖水孔排出后,那么,就會發生虹吸現象,將蓄水箱里的水排出,
那么問題來了,如果蓄水箱的水位低于虹吸發生所需的水位,又該如何才能發生虹吸呢?
這時候,就不得不感慨一下設計的巧妙了。
在這個設計中,有一個開關啟動的提拉器,會將一部分水提出,使其漫過虹吸所需的水位。
而這個提拉,是通過一個塑膠薄片實現的,同時也提到一個單向閥的作用,讓底下的水可以上來,上面的水下不去。
基于這個設計,在虹吸的作用下,沖水的時候,就能將蓄水箱里的水完全沖出,
而除了馬桶和洗衣機,我們在生活中還可以利用虹吸原理來給魚缸換水:
亦或者是,躺著喝飲料——現在你應該知道了,當你這么玩的時候,運用的原理,其實和馬桶是完全一致的,