虹吸

虹吸圖示(3張)

中國人很早就懂得應用虹吸原理。應用虹吸原理製造的虹吸管，在中國古代稱“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。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竹管飲酒，也是應用了虹吸的物理現象。宋朝曾公亮《武經總要》中，有用竹筒製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製作了唧筒。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。 ^{[2]  [3]} 

其書載：以竹為筒，“無底而竅其上，懸熟皮數寸，出入水中，氣自呼吸而啓閉之，一筒致水數鬥。“明代的《種樹書》中也講到用唧筒激水來澆灌樹苗的方法，對於虹吸原理，中國古代也有論述。 ^[4] 

漢代銅釭燈(2張)

漢朝的發明虹管燈也應用了這個原理，虹管燈也稱釭燈，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於水中，就可淨化空氣。南北朝時期成書的《關尹子·九藥篇》説：“瓶存二竅，以水實之，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。”有兩個小孔的瓶子能倒出水，如果閉住一個小孔，另一個小孔外面的空氣壓力會比瓶裏水的壓力大，水就流不出來。 ^[3] 

唐代王冰《素問》注中，有關大氣壓力的物理現象記述得較清楚，王冰曰：“虛管溉滿，捻上懸之，水固不匯，為無升氣而不能降也；空瓶小口，頓溉不入，為氣不出而不能入也。”指出一個小口的空瓶灌不進水是因為瓶裏氣體出不來。 ^[2] 

宋代俞琰在《席上腐談》中補充了前人的發現，説；“予幼時有道人見教，則劇燒片紙納空瓶，急覆於銀盆水中，水皆湧入瓶而銀瓶鏗然有聲，蓋火氣使之然也；又依法放於壯夫腹上，挈之不墜。”在空瓶裏燒紙，由於火把瓶裏的氧氣消耗掉，火熄滅後瓶裏就形成負壓，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。如果把瓶放在水裏，水就立即湧入瓶裏。 ^[4] 

明代莊元臣在《叔苴子·內篇》中也指出把葫蘆勺倒壓入水中，水並沒有進入葫蘆裏，這是因為葫蘆裏有空氣。 ^[5] 

管內最高點液體在重力作用下往低位管口處移動，在U型管內部產生負壓，導致高位管口的液體被吸進最高點，形成虹吸現象。 ^[6] 

圖1虹吸圖示(2張)

圖1針對“管口氣壓差”説，如圖1，由於兩邊的氣壓基本相同，高位管口由於伸入液麪的深度遠低於低位管口伸入液麪的深度，故從管口處來説，低位管口處的壓強要大於高位管口處的壓強，但液體仍會從高位容器流入低位容器。之所以會產生這種現象，是因為這裏的壓力僅僅只能傳導到液體的上表面。所以低位的杯子裏的管子雖然壓力較高，但是無法傳導到高位杯子裏去，所以也無法阻止液體下落。 ^[6] 

上個世紀60年代，瑞典的幾位科學家把虹吸的原理應用到現代建築上去，最初解決了建築屋面的雨水排水系統，當時在研究的初期，採用的是一種滿管壓力流的系統，從而在管道式屋面雨水排放系統方面取得了重大突破。虹吸原理在建築排水，市政排水，水利工程等各方面均有應用。 ^[6] 

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