本文由公眾號 “把科學帶回家” 提供
給孩子最好的科學教育
給你一個智力題——如何在不用嘴的情況下,只用吸管吸到水呢?
給你一屏的思考時間。想好了再往下拉。
其實,你需要虹吸現象!
虹吸現象很多人都聽說過,如果你家有魚缸,需要換水的時候,就會用上虹吸現象。
有些人會先把管子注滿水,然後放入魚缸裡啟動虹吸;有些人直接用嘴巴把水吸出來,用嘴製造真空啟動虹吸。但是我們的題目要求只能用吸管,那該怎麼辦呢?
如果你能想出解決方案,那麼你為你家魚缸換水的時候,就再也不用愁了。畢竟,魚缸裡的水裡有魚的便便和尿尿,萬一吸到嘴裡還是比較噁心的。
想出來了嗎?你的答案是什麼樣的呢?一起來看看解決方案吧。
關鍵概念
自虹吸(self-priming siphon)
材料和操作
其實,不用嘴,不放水就產生虹吸現象的設備叫做自虹吸設備。
自虹吸的設計有很多。今天教你一些比較簡單的版本。
需要的材料如下:
3根可以拐彎的吸管
軟管
繩子
水缸
第一種方法是這樣的,做出這樣形態的吸管就可以了——
看效果——
製造過程不復雜,就是這樣組裝起來,不要漏水就可以了。你可以用打火機烤一下連接處,讓塑料融合。
注意:彎管的沒入水中的轉角的高度要低於沒有沒入水中的那個,否則虹吸現象不會產生。
製作視頻——
除了這種形式的自虹吸管,還有下面這樣子自虹吸軟管,原理類似。你也可以試一試。
原理
虹吸是一種流體力學現象,虹吸管兩端的液體存在液壓差,因此液體會越過最高點,向低端排放。
我們介紹的這個自虹吸管看起來很巧妙,但原理很簡單。
當第一個轉角沒入水中時,水就會自然地流入。
由於流入的水流具有動能,不會剛好流到水平面處就立刻停止,還會因為慣性繼續向前衝。
一旦水流衝入了第二個轉角,虹吸就會發生,和你用嘴吸的方式沒差了。這就是這款自虹吸管的基本原理了。
其實,達芬奇是設計自虹吸設備的第一人,他的自虹吸設備出現在他的科學手帳——《萊斯特手稿》(Codex Leicester)裡。
萊斯特手稿中的《維特魯威人》和人體解剖
自虹吸設備的用處很多,比如製造提取核酸的微流體設備,還有汙水處理設施也能用得上。
想想也是嘛,汙水管道工人是不可能靠嘴吸來啟動虹吸的嘛。
親愛的小夥伴們,
你有沒有嘗試“自虹吸”?
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