虹吸的意思、虹吸的詳細解釋
虹吸的解釋
[siphon] 用虹吸管或像虹吸管一樣輸送、吸出或吸空
詞語分解
- 虹的解釋 虹 ó 雨後天空中出現的彩色圓弧，有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顔色。是大氣中的小水珠經日光照射發生折射和反射作用而形成的，出現在和太陽相對着的方向。 指橋（因形似虹）：虹橋（中國古代的一種木拱橋。
- 吸的解釋 吸 ī 從口或鼻把氣引入體内：呼吸。吸氣。吸煙。 引取：吸引。吸附。 呼 筆畫數：； 部首：口； 筆順編號：
專業解析
虹吸指利用液體重力與大氣壓力差，使液體通過倒U形管道從高位容器自動流向低位容器的物理現象。其核心原理在于管内形成低壓區，高位液面受大氣壓推動越過最高點後，因重力作用持續流向低位。該詞在漢語中屬科學術語，釋義如下：
一、字源與基本釋義
“虹”本義指雨後日光折射形成的弧形彩帶，引申為“弧形管狀物”；“吸”即抽取、引導。合稱“虹吸”形象描述液體沿弧形管道流動的過程。《漢語大詞典》釋為：“利用連通器原理，通過曲管将液體從高處引向低處。”
二、物理機制與公式
虹吸效應需滿足三條件：
- 管道密閉充液：初始需充滿液體形成連續液柱；
- 高度差驅動：出口端低于入口端液面；
- 大氣壓作用：液柱重力形成低壓，大氣壓維持液體流動。
其動力平衡方程為：
$$
P_0 - rho g h = Delta P
$$
其中 $P_0$ 為大氣壓，$rho$ 為液體密度，$h$ 為液柱高度差，$Delta P$ 為壓差驅動力。
三、應用場景與古籍記載
- 工程應用：水利灌溉（如漢代“渴烏”）、油庫輸油、馬桶排水設計；
- 古籍溯源：《後漢書·張讓傳》載“作翻車渴烏…施于橋西”，唐代杜寶注“渴烏為曲筒，以氣引水”，為早期虹吸裝置記載；
- 現代定義：《辭海》明确其科學内涵：“依靠液面高度差，通過密閉管道輸送液體的方法。”
四、常見認知誤區辨析
- 非毛細現象：虹吸依賴重力與氣壓，與毛細作用無關；
- 高度限制：液柱最大提升高度受大氣壓制約（标準氣壓下理論極限約10.3米水柱）；
- 管道要求：須形成密閉流體系統，管道漏氣則虹吸中斷。
參考資料
- 漢語大詞典編輯委員會. 《漢語大詞典》[M]. 上海辭書出版社, 1994.
- 趙凱華, 羅蔚茵. 《新概念物理教程·力學》[M]. 高等教育出版社, 2004.
- 範晔. 《後漢書·卷七十八·張讓傳》[M]. 中華書局, 1965.
- 夏征農, 陳至立. 《辭海》[M]. 上海辭書出版社, 2009.
- 清華大學工程物理系. 《流體力學基礎手冊》[Z]. 清華大學出版社, 2017.
網絡擴展解釋
虹吸是一種利用液面高度差和壓強差實現液體自動流動的物理現象，常見于倒U形管結構中。以下是詳細解釋：
一、定義與核心原理
虹吸指液體通過充滿的倒U形管（虹吸管），從高位容器流向低位容器的過程。其核心原理是液體壓強差與大氣壓共同作用：
- 壓強差驅動：高位液面壓強（大氣壓+液體壓強）大于低位，形成壓力差。
- 重力作用：液體在重力作用下沿虹吸管流動，直到兩側液面高度一緻。
二、形成條件
- 管道密封性：虹吸管需完全充滿液體且無氣泡，否則分子間内聚力會被破壞。
- 高度差要求：高位液面需高于低位液面，且管道最高點與高位液面的垂直距離不能超過理論極限（約10米，受大氣壓限制）。
三、關鍵公式
根據液體壓強公式：
$$
p = rho g h
$$
虹吸管最高點兩側壓強差為：
$$
Delta p = rho g (h_2 - h_1)
$$
其中$h_1$、$h_2$分别為兩側液面到管道頂端的垂直高度。
四、應用場景
- 生活領域：馬桶排水、虹吸式咖啡壺。
- 工程領域：農業灌溉、排水系統。
- 特殊場景：熱虹吸效應用于散熱器循環。
五、注意事項
操作時需确保管道密封性，避免因氣泡或破裂導緻虹吸中斷。
如需更完整信息，可參考流體力學教材或工程手冊。
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