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虹吸（利用液面高度差的作用力現象）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-19

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虹吸

利用液面高度差的作用力現象

虹吸（siphonage）是利用液面高度差的作用力現象，將液體充滿(mǎn)一根倒U形的管狀結構內后，將開(kāi)口高的一端置于裝滿(mǎn)液體的容器中，容器內的液體會(huì )持續通過(guò)虹吸管向更低的位置流出。出自宋代蘇軾《東坡志林》。虹吸的實(shí)質(zhì)是因為液體壓強和大氣壓強而產(chǎn)生。

特別提醒：（1）這不是什么連通器，連通器的概念是上端開(kāi)口下端連通的儀器；（2）這里面有液體壓強，也有大氣壓的作用，辟如沒(méi)有大氣壓的作用，只有液體壓強，那么管子中的水就會(huì )以A點(diǎn)為界線(xiàn)，左端往左流，右端往右流，中間形成一段真空層。

基本信息

中文名	虹吸
外文名	syphonage
適用領(lǐng)域	市政排水，金融
主要研究著(zhù)作	《東坡志林》
原理	液體壓強、大氣壓強
所屬學(xué)科	物理學(xué)

收起

虹吸發(fā)現

虹吸圖示

中國人很早就懂得應用虹吸原理。應用虹吸原理制造的虹吸管，在中國古代稱(chēng)“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過(guò)山龍”。東漢末年出現了灌溉用的渴烏。西南地區的少數民族用一根去節彎曲的長(cháng)竹管飲酒，也是應用了虹吸的物理現象。宋朝曾公亮《武經(jīng)總要》中，有用竹筒制作虹吸管把峻嶺阻隔的泉水引下山的記載。中國古代還應用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是戰爭中一種守城必備的滅火器。宋代蘇軾《東坡志林》卷四中，記載了四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面。

其書(shū)載：以竹為筒，“無(wú)底而竅其上，懸熟皮數寸，出入水中，氣自呼吸而啟閉之，一筒致水數斗。“明代的《種樹(shù)書(shū)》中也講到用唧筒激水來(lái)澆灌樹(shù)苗的方法，對于虹吸原理，中國古代也有論述。

漢代銅釭燈

漢朝的發(fā)明虹管燈也應用了這個(gè)原理，虹管燈也稱(chēng)釭燈，其燈體有虹管，燈體為帶空腔的容器，內部盛清水，利用虹管（導煙管）將燈罩內的煙火導入燈體溶于水中，就可凈化空氣。南北朝時(shí)期成書(shū)的《關(guān)尹子·九藥篇》說(shuō)：“瓶存二竅，以水實(shí)之，倒瀉；閉一則水不下，蓋（氣）不升則（水）不降。井雖千仞，汲之水上；蓋（氣）不降則（水）不升。”有兩個(gè)小孔的瓶子能倒出水，如果閉住一個(gè)小孔，另一個(gè)小孔外面的空氣壓力會(huì )比瓶里水的壓力大，水就流不出來(lái)。

唐代王冰《素問(wèn)》注中，有關(guān)大氣壓力的物理現象記述得較清楚，王冰曰：“虛管溉滿(mǎn)，捻上懸之，水固不匯，為無(wú)升氣而不能降也；空瓶小口，頓溉不入，為氣不出而不能入也。”指出一個(gè)小口的空瓶灌不進(jìn)水是因為瓶里氣體出不來(lái)。

宋代俞琰在《席上腐談》中補充了前人的發(fā)現，說(shuō)；“予幼時(shí)有道人見(jiàn)教，則劇燒片紙納空瓶，急覆于銀盆水中，水皆涌入瓶而銀瓶鏗然有聲，蓋火氣使之然也；又依法放于壯夫腹上，挈之不墜。”在空瓶里燒紙，由于火把瓶里的氧氣消耗掉，火熄滅后瓶里就形成負壓，造成一定的真空，瓶外的空氣壓力就把瓶緊緊地壓在人腹上。如果把瓶放在水里，水就立即涌入瓶里。

明代莊元臣在《叔苴子·內篇》中也指出把葫蘆勺倒壓入水中，水并沒(méi)有進(jìn)入葫蘆里，這是因為葫蘆里有空氣。

虹吸原理

物理現象

管內最高點(diǎn)液體在重力作用下往低位管口處移動(dòng)，在U型管內部產(chǎn)生負壓，導致高位管口的液體被吸進(jìn)最高點(diǎn)，形成虹吸現象。

圖例說(shuō)明

虹吸圖示

右圖針對“管口氣壓差”說(shuō)，如圖，由于兩邊的氣壓基本相同，高位管口由于伸入液面的深度遠低于低位管口伸入液面的深度，故從管口處來(lái)說(shuō)，低位管口處的壓強要大于高位管口處的壓強，但液體仍會(huì )從高位容器流入低位容器。之所以會(huì )產(chǎn)生這種現象，是因為這里的壓力僅僅只能傳導到液體的上表面。所以低位的杯子里的管子雖然壓力較高，但是無(wú)法傳導到高位杯子里去，所以也無(wú)法阻止液體下落。

虹吸應用

工程應用

上個(gè)世紀60年代，瑞典的幾位科學(xué)家把虹吸的原理應用到現代建筑上去，最初解決了建筑屋面的雨水排水系統，當時(shí)在研究的初期，采用的是一種滿(mǎn)管壓力流的系統，從而在管道式屋面雨水排放系統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應用。

金融應用

虹吸金融理論認為技術(shù)面分析可以解決基本面對于利用內幕消息進(jìn)行盈利群體，導致的基本面分析失效的局面，比如一個(gè)國家利用制造緊張關(guān)系影響商品價(jià)格進(jìn)行風(fēng)險投資盈利，這在金融信息化高度發(fā)達的現代社會(huì )是完全可能的，國際經(jīng)濟一體化已經(jīng)形成了可以容納國家財富的規模市場(chǎng)，如果利用內幕消息套利，在基本面有時(shí)非常難以判斷，技術(shù)面就解決了這種不足，技術(shù)分析不是萬(wàn)能的，但沒(méi)有技術(shù)分析的獨立基本面分析顯然無(wú)法規避許多未知事件。例如，一個(gè)軍事?tīng)幎说貐^決定進(jìn)行和談，如果這對國際社會(huì )穩定起到重要作用，同時(shí)國際黃金市場(chǎng)足夠容納這個(gè)國家的大筆對沖資金，該地區國家完全有可能利用黃金市場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)險放大交易牟利，如果單從基本面分析，很難把握該事件的進(jìn)展情況，但如果從技術(shù)面分析，則可以從相關(guān)市場(chǎng)數據得出正確的判斷。在實(shí)際運用中，虹吸理論對各種實(shí)際投資品種投資有不同的認識，對紙黃金和實(shí)物黃金投資的理解為，長(cháng)期持有將獲得可靠的收益，由于黃金儲量有限，而不斷的加工使用和新需求增加，則會(huì )使包括黃金礦產(chǎn)儲備在內的實(shí)際需求缺口增加，同時(shí)，有限的資源消耗會(huì )帶動(dòng)黃金價(jià)格上揚。虹吸理論對黃金保證金交易有三個(gè)方面的理解：第一、風(fēng)險投資。第二、黃金產(chǎn)品套利。第三、黃金產(chǎn)品套期保值。

參考資料

[1]

江蘇金融資源外流之惑上海自貿區虹吸效應明顯，欲阻有心無(wú)力 · 新浪網(wǎng)[引用日期2014-11-23]

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虹吸——液面高度差的作用力現象

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