世界上最伟大的发明竟然是它?九龙杯如何专治贪官?李永乐老师讲虹吸原理

各位同學 大家好 我是李永樂老師有小朋友問我 這個抽水馬桶是什麼原理今天我就想討論一下這個問題為了研究這個問題我們首先要研究一下
氣體的壓強與液體的壓強我們知道一個物體如果對另外一個物體有力的作用就會產生壓強而大氣也有壓強 原因是因為大氣受到重力作用而且具有流動性同時水也有壓強比如說有一杯水此時水面上因為有大氣 因此有大氣壓強 P0P0是大概10^5
帕斯卡1帕斯卡的意思就是把一牛頓的力作用在一平方米的面積上產生的壓強就是1帕斯卡那麼假如說水的高度是h由於水壓會造成一個附加壓強這個附加壓強有多大是ρgh ρ是液體的密度 g重力加速度 h高度反正就是高度越高水壓強就越大因此這個底面處
液體對底面的壓強一共有多大一共應該是 P0+ρgh其中P0就是大氣的壓強而ρgh是液體的壓強液體壓強是越往下越大而大氣壓強各處幾乎都是一樣的所以我們會發現我們如果有這樣的一個管子裏面封閉了一些液體這個液體有這麼高 封閉了它為什麼沒有往這邊流那就是因為這塊是封死的 所以它流不過來好
現在我就想問問 大氣連通的位置壓強應該是P0如果我告訴你這兩面的高度差是h的話那麼左側這個地方的氣壓有多少你就應該說這個地方是P0液體會把這個壓強傳遞到左側這個地方壓強也是P0 但這個點比這個點要高所以這個點壓強要小一些它的壓強應該是 大氣壓強P0減去水的壓強ρgh因為越往下水的壓強越大
對吧所以 這個地方壓強其實比大氣壓強要小如果你在這裏面挖個洞的話那氣體就會從外邊進去這個就是液壓和氣壓的一個關係它們兩個會疊加到一塊那麼明白了這個問題我們就可以研究一個現象叫做 虹吸現象虹吸現象跟毛細現象不太一樣雖然只差一個字 C羅和梅C只差一個字他們兩個人不太一樣這個虹吸現象是什麼意思假如我們有兩個杯子
一個杯子放得比較高一個杯子放得比較矮然後我們把兩個杯子裏都裝了一些水然後我們再用一個管子把它們連接起來會發生什麼什麼都不會發生但是假如你要是把這個管子裏裝滿了水這回就會發生點現象了大家看 為什麼裝滿了水會發生現象如果你裝滿了水的話那麼 右側水面上壓強應該是P0在這個地方向左的壓強有多大 我們就要考慮了這個地方比這個地方要高
所以壓強比這個P0要小我們假設這個高度是h1那麼這個壓強P1 就是P0-ρgh1同樣左側水面壓強也是P0那麼左側往右的壓強有多大我們假設這個高度是h2那麼這個地方的壓強P2就是P0減ρgh2 就這樣一個結果我們發現什麼左側往右和右側往左兩個壓強它不一樣大 對不對而且由於這個h1
它是比h2大的就是右邊它比左邊高所以P0減ρgh1這個數就小一些 對不對所以P1就小於P2也就是說對於最高點這一小段水來講像右的壓強比向左的壓強大因此這個水會怎麼流動 會向右流動 對不對所以這個水就源源不斷地從左側往右側流
直到什麼直到左側所有的水都跑到右邊去了你只要保證左邊的液面比右邊的液面高它就會一直流動當你這個左側的水全都流到右邊之後 管子裏還有水但是管子裏的液面也比右邊要高所以它會繼續流 流到最高點繼續流直到所有的水一滴不剩地全都流到右側去了這就是所謂的虹吸現象我們經常會利用這個現象幹什麼以前我們給魚缸換水經常會這麼幹拿一個管子先用嘴去抽 抽水抽完水之後
抽滿了管子然後把這個管子一端放在較低的桶里另外一端放在魚缸里這個水就源源不斷的往外流了但這很不衛生 對不對現在我們有很多高級的方法來做這個事其實就算你用這種辦法你也不一定非要用嘴吸你先拿這個水龍頭灌一灌的水然後一端放底下一端放上面 這樣也可以只要這個水面比左低就行了那麼第三個我們就可以講一下抽水馬桶了抽水馬桶或者叫虹吸馬桶這是馬桶的一種形式除了抽水馬桶以外還有直衝式馬桶但是抽水馬桶應該說是世界上最偉大的發明因為你要知道古代最難解決的一個問題就是什麼 就是關於這個這個馬桶的問題那很多人在家裏排便
搞得家裏烏煙瘴氣你要到外邊去上廁所 你就很累 對不對半夜你不願意出去 所以這個問題很難解決抽水馬桶出現了之後給人類的生活帶來了極大的方面應該說它是世界上最偉大的發明那麼抽水馬桶這個東西工作原理是什麼它和這個水槽差不多就是它會有一個這樣的一個彎彎的回字形的管道平時我們用完了這個馬桶之後
它裏邊會存一些水這個存一些水叫什麼 叫液封液封的意思就是 用液體把這個系統給封住這樣一來這邊有臭氣這個臭氣進不到裏面去 對不對所以如果抽水馬桶長時間不用這裏邊水都幹掉了臭氣就返回來了
你就感覺到很有味所以你沒事你得放點水進去否則的話它就會返臭氣 這叫液封現在我們這裏邊有一些水了 它液封了 然後我們用完了上完廁所了我用水一衝
結果這裏面水面就越來越高左邊水面高 右邊水面也高左邊水面再高 右面水面再高當左邊水面高到這兒的時候右邊的水面已經不可能跟左邊一樣高了因為右邊的水面最高就在這 對吧所以此時咱們研究研究
它的壓強的情況這個地方壓強是P0這個地方你會發現這個點它比這個點要高一些高多少 比如說高了一個h吧所以向右的壓強就是P0+ρgh它這個壓強比大氣壓要大 但是右側往左的因為這塊是連大氣的所以右側往左就是一個P0因此左側往右的壓強大於右側往左的壓強這個液體就會往右流動 整個的液體就會一直流啊
流啊流就把這些東西給沖走了 就這麼一個效果那麼最後衝到什麼程度算完事兒如果正常來講 假如這個地方滿管子都是水的話那麼它會把水抽得一滴不剩 就像左邊這種情況但是問題是這個管子很粗所以這個地方大氣其實一直連通的
除了這個部分是滿了水以外右側幾乎都是有大氣的所以這個地方一直保持大氣壓強是P0那麼如果你左側的水面低於了這個最高點的話比如水面到這 這個時候右側壓強就比左側壓強大於是它這塊就會斷開 斷開之後剩下的水掉下去這個地方繼續形成液封 這個就是抽水馬桶的一個原理這個原理還是挺有意思的我們的這個洗手池
這個廚房裏都有這種回字形的結構都是利用了這個虹吸原理我們再來說一個虹吸現象的應用這個就稱之為公道杯 或者叫九龍杯名字比較多 有叫九龍杯的 也有叫公道杯的這個九龍杯有很多的傳說但是原理都差不太多基本上就是這麼一個原理說這裏有一個杯子
底下有個洞然後這裏有一根管子 這根管子吧 在這彎一下然後這個杯子可能有這麼高好 就這麼一個杯子這杯子外邊可能有九條龍所以叫九龍杯那麼平時如果你倒酒
你倒到這沒事倒到這的時候這裏邊也會有酒但沒有關係這個酒不會流出去 對吧你如果繼續倒 倒到這 也沒事這個水面就會到這麼高也沒事但是如果你要是倒滿了
倒到這了這個時候你就要注意 不光外側會有水這個管子裏面也會充滿了水 對吧你這個外側是有水的 這個管中間也充滿了水此時你會發現外界大氣壓擠壓它這個地方比大氣的液面要低一些所以這個地方的壓強比大氣壓還要大而左側就是大氣壓
所以呢 所以這個液體會往左流於是這個液體會跑這兒了跑到這了之後 咱們看在這個地方右側向左的壓強P是大於P0的而左側向右的壓強是從這兒來的這個地方壓強是P0 而它又比它高所以這個地方壓強是P小於P0的這個壓強差就會使得它這個系統源源不斷地把水流出來所以一旦高過了這個點
那這些酒就一滴不剩全都流出去了那麼它為什麼叫公道杯這個傳說吧 朱元璋當時就有這麼一個杯子這朱元璋就有這個杯子當時.朱元璋有了這個杯子之後給大臣到酒他發現大臣如果要是不貪就只倒到這兒好 這個酒就能喝到如果大臣非常貪
非要到滿了 那最後就一滴都沒有了朱元璋就告訴你們 說做官不能貪 對吧朱元璋對貪官是非常殘忍的那麼在近代也有關於公道杯的一些傳說比如說
傳說1972年的時候這個傳說有很多版本有的版本是周恩來 說周恩來同志接見外賓有個羅馬尼亞的考察團 是齊奧塞斯庫的一個先行訪華團然後給他們用九龍杯喝酒結果這個考察團里有一個官員就把九龍杯給藏起來了藏起來之後這個周恩來同志又不忍心直接要怕破壞兩國關係 所以怎麼辦也是請他們看了一眼
一個表演魔術的這魔術拿了三支公道杯 啪一變變成兩隻了 說另外一隻在哪就在那位考察團同志的那個公文包里於是就把它拿出來了 你看不傷害人
對吧這故事編得很有意思 但是這故事很顯然是假的除了周恩來的版本以外還有毛主席和這個尼克遜的版本說尼克遜到中國來訪華藏了一支公道杯你說他犯得上嗎 是不是說這些故事都是非常假的但是這個公道杯的原理確實存在在西方 也有這種類似的裝置這個裝置的名字叫做畢達哥拉斯杯原理都差不太多
就畢達哥拉斯發明的那麼大家如果喜歡我的視頻可以在西瓜視頻和Youtube帳號李永樂老師里關注我