花都美容美发学费多少:虹吸实验

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虹吸实验
 
 
作者:梁一芳 文章来源:本站原创 点击数:374 更新时间:2008-7-19 15:15:18  
 
   
     将一软管灌满水后,使其两端A和B分别同时浸入水面高度不同的a、b两容器的水中。在开始时刻,取弯管最高处的竖直液片C为研究对象。液片C受到向右的压强p1=p0-ρgh1,受到向左的压强p2=p0-ρgh2,p0表示大气压强。由于h1<h2,因此p1>p2,液片C所受的向右的压力大于向左的压力,液体就在压力差的作用下流向水面较低的b容器,直到两容器内的水面相平为止,这种现象叫做虹吸。工具与材料
酒精灯,抽气筒,秒表,钻头,直尺,剪刀。
玻璃杯,盐水瓶,量杯,马口铁罐头,橡皮塞,塑料软管,玻璃管,橡皮管,螺旋夹,红色水,棉纱鞋带,烧杯,水槽。
活动过程
(一)注水法及抽气法产生虹吸
1、将盛满红色水的杯子a置于高处,盛少量清水的杯子b置于低处。在一塑料软管中注满水,堵住两口将其弯成U形(这根管子形似彩虹,通常称为虹吸管),把它的两端A、B分别伸入杯子a、b的水中,放开虹吸管的A、B两口,注意观察。
发现a杯中的红色水经拱起的弯管,先向上再向下流到处于低处的b杯中。
2、将虹吸管的B端稍稍提离水面,水仍不断地从B管口处流出。
3、缓缓提高虹吸管B端的高度,观察水从B端流出的情况。
发现随B端高度的增加,水流逐渐减缓。当B端与a杯中的水面等高时,水就不从B端流出而是静止在管中;当B端高于a杯中的水面时,虹吸管中的水便倒流回a杯中。
4、将虹吸管的A端浸在杯子a的红色水中,B端置于比a杯内水面低的位置处,用抽气筒从虹吸管的B端抽气,观察现象。
发现当虹吸管内的空气压强减小到一定程度后,a杯中的水在大气压作用下,从虹吸管中涌出,并维持下去。
(二)毛细管产生虹吸
1、截取一段棉纱鞋带的中段,将其两端剪齐后浸在盛有清水的玻璃杯中。鞋带的两端留在杯外,自由下垂,使A端与杯内水面相平(或稍高),B端比杯内水面略低1~2厘米,注意观察。
发现由于鞋带中的棉纤维形成许多毛细管,杯中的水会沿鞋带上升,使未浸入水中的鞋带也逐渐湿润,且B端每隔1~2分钟会形成一个水滴滴下,而A端却没有这种现象。
2、逐渐增加鞋带B端与杯内水面的高度差△h,观察B端在单位时间内滴下的水滴数n与高度差△h的关系,并记录有关数据。
发现B端滴水速度随高度差△h的增大而加快。
3、以高度差△h为横坐标,B端单位时间内滴下的水滴数n为纵坐标,在直角坐标系中画出两者关系的实验图线。
(三)加热法产生虹吸
1、把玻璃管插在盛有红色水的烧杯中,玻璃管一端套接一根橡皮管。2、旋紧A端的螺旋夹,将橡皮管浸入沸水中加热(注意不能让沸水进入橡皮管),几分钟后取出。
3、随即旋紧B端的螺旋夹,同时松开A端的螺旋夹,注意观察。
发现红色水沿玻璃管上升,流进橡皮管中。松开B端螺旋夹后,红色水便从橡皮管B端源源流出。
上述现象表明,用加热的方法可使橡皮管中的空气排出一部分,使管内压强小于外界压强,从而产生虹吸现象。
(四)间歇虹吸装置
1、在马口铁罐头侧壁下端近底处,开一个直径约20毫米的小孔C。用酒精灯把一细玻璃管弯成倒U字形,将其一端插入像皮塞后,紧紧地装入罐头底部的小孔C中。
2、向罐头内缓缓注入清水,观察现象。
发现罐头内水面到达A处前,小孔C处无水流出。这时再往罐头内注入少量水,当水浸过管顶B时,就开始发现虹吸,水从C孔连续流出。调节注入罐中的水量,使其小于从C孔中流出的量,则容器中水面逐渐下降,直到水面低于C孔时,虹吸现象才停止,C孔断流。继续向容器内注水,以后的现象将重复上述过程,即每间歇一定的时间发生一次虹吸现象,从C孔中流出一定量的水。
(五)非恒流液装置与恒流液装置
1、往盐水瓶内注入大半瓶红色水后,塞上双孔橡皮塞。在橡皮塞的双孔内插入2根细玻璃管CC'、AA',使玻璃管CC'的C端在瓶内水面之上,玻璃管AA'的A端在接近瓶底处。另用一根橡皮管把玻璃管BB'与AA'连成U形管,使U形管内注满红色水,并使B端低于A端(橡皮管上的螺旋夹K处于夹紧状态),在B端下方放置一空量杯D。
2、松开螺旋夹K,由于虹吸作用,水连续地流入量杯D中。用秒表测出量杯D中的水分别达到5、10、20、40、60、100毫升的时间。
3、在直角坐标系中画出虹吸管中流出的水量V随时间t变化的实验图线。
分析图线可知,单位时间内从B端流出的水量随瓶内水面的下降(或瓶内水面与B端高度差△h的减小)而减少,即为非恒流液装置。
4、将装置中的玻璃管CC'往下移,使其管口C约与AA'管的管口A齐平,旋紧螺旋夹K,往瓶内注入大半瓶红色水,并在虹吸管口B的下方放置一空量杯D。
5、松开螺旋夹K,由于虹吸作用,水连续流入量杯D中,用秒表测出量杯中的水分别达到5、10、20、40、60、100毫升的时间。
6、在直角坐标系中画出虹吸管中流出的水量V随时间t变化的实验图线。
分析图线可知,单位时间内从B端流出的水量不随瓶内水面的下降而变化,即为恒流液装置。
说明与延伸
1、虹吸管的应用在我国始于汉代,盛于整个封建社会,在有电力灌溉设备之前,它与龙骨水车为我国古代两种主要灌溉器械。对于用来灌溉的大型虹吸管来说,我们的祖先除采用加热法产生虹吸外,还巧妙地采用下述灌水排气法产生虹吸。
在虹吸管的最高部位设置端口朝上、顶部有开口的倒U形装置,这种装置通常由瓦、砖砌成,两端口连入虹吸管。使用时,先关闭两端口阀门,从顶口处灌水,到该装置中灌满水后,封闭顶口(不能漏气),然后打开两端口阀门,借助灌水排气法使虹吸管工作。
2、间歇虹吸装置应用举例:
(1)作为“魔杯”,用于物理游艺表演。表演前先在杯内注水至A处,表演时当众向杯内倒入一小杯水,从杯中却可流出一大杯水。
(2)在公共厕所或其他场合采用类似装置,实现定时自动间歇冲水。
3、恒流液装置也叫做“马特里奥容器”。组装和成功的关键在于各结合部位不能漏气。
 
 
例如:现时生活中运用[虹吸雨水]
 
“即通”虹吸式屋面雨水系统是利用能够隔绝空气的虹吸式雨水斗和精密的管道水力平衡计算,依靠建筑物的势能,雨水通过密闭的管道系统形成满管流,在立管处跌落产生虹吸作用,将屋面的雨水迅速排放的新型雨水排放系统。
虹吸式雨水系统是当今国际上较为先进的屋面雨水排放系统,该系统诞生至今已有20多年的历史,它广泛被应用于大型厂房、展览馆、机场、运动场、高层裙房等跨度大、结构复杂的屋面。由于目前的设计更多地考虑建筑物外表的美观、施工简便、增加建筑物的使用面积及使用寿命等因素,传统的重力式雨水系统越来越显得捉襟见肘,满足不了日益进步的设计概念;而取而代之的虹吸式雨水系统,它不仅能解决一些传统重力式雨水系统无法做到的设计难点,而且在节省管材和施工量上,有着传统系统无法比拟的优点。
“即通”室内同层排水系统是一种新型的室内排水系统,它与传统隔层排水系统相比具有明显的优势,其主要区别在于:隔层排水系统是卫生间洁具排水通过管道穿越到下一层,在下一层顶部横向进入立管的排水方式;而室内同层排水系统是将所有室内排水器具通过敷设在楼板上的横管连接,由苏维脱或球型多通接至排水立管,具有节省通气立管、减少室内开洞、避免卫生死角、防止排水噪音等优势。
室内同层排水系统是目前欧洲广泛采用的一种排水方式,它从根本上解决了卫生间的诸多问题。而且必将成为中国住宅排水方式的主流。