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,然后放入魚缸里啟動虹吸;有些人直接用嘴巴把水吸出來,用嘴制造真空啟動虹吸。但是我們的題目要求只能用吸管,那該怎么辦呢?


如果你能想出解決方案,那么你為你家魚缸換水的時候,就再也不用愁了。畢竟,魚缸里的水里有魚的便便和尿尿,萬一吸到嘴里還是比較惡心的。




想出來了嗎?你的答案是什么樣的呢?一起來看看解決方案吧。






關鍵概念


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——



制造過程不復雜,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于沒有沒入水中的那個,否則虹吸現象不會產生。


制作視頻——





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。



由于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沖。


一旦水流沖入了第二個轉角,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)里。


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,比如制造提取核酸的微流體設備,還有污水處理設施也能用得上。


想想也是嘛,污水管道工人是不可能靠嘴吸來啟動虹吸的嘛。



智力挑戰:不能用嘴,如何只用吸管吸出水?

圖文簡介

虹吸現象