科學了不起 水塔是什麼原理,從前抬頭可見的水塔哪裡去了?

2020-12-11 格物誠言

#科學#

科學了不起徵文頭圖

水塔是以前生活中常見的建築物,是用作居民生活供水的。以前的水塔都是紅磚砌成的圓柱塔身,塔頂是一個直徑更大的短圓柱形蓄水池。紅磚水塔很有年代感,整個水塔是一個有著後工業風格的建築。

圖片來源於網絡

近十年來,我們的生活在逐步進行現代化,各種設施也都在更新換代。像以前的水塔,註定要被新的供水設備取代。如今只能在農村,或者市郊以及發展落後的地方才能見到水塔的影子。

我們知道水塔是用於供水的。有了水塔,就有了一擰就開的自來水。那麼你知道水塔的工作原理嗎?

看著一個高高的水塔,實際上裡面的東西並不複雜。在這裡只是運用到大氣壓連通器的原理和液體壓強原理:P液=ρgh。ρ代表液體密度;g為重力加速度;h為距液體表面的高度。

首先大氣壓連通器是指相同的氣壓狀態下,如果底部是連接的,那麼兩個口的水平面也會保持相同的高度。如圖:

在水塔的地下是一個水井,水塔的塔身裡是水管,用水泵把地下水抽到塔頂的蓄水池裡,再把水從蓄水池裡接下來,接到我們家裡。我們家裡的高度沒有水塔那麼高,但是由於連通器原理,水就要向上走,達到和水塔蓄水池一樣的高度,所以水就能產生巨大的壓力,因此我們一擰水龍頭就譁啦啦地流出水了,這就是自來水。如圖:

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根據液體壓強原理P液=ρgh,表明:在相同的液體中,不同的深度,也就是距液體表面的高度不同時,壓強也是不同的。所以,住在高層房子的小夥伴們家裡的自來水就沒有低層房屋的自來水壓力大。如圖:

關於連通器原理,在生活和生產中也有很多的應用,比如水庫船閘、鍋爐水位計、建築測量等。

不過,事物往往都有兩面性,我們能利用到它對我們的有益之處,也會遭到它對我們不利的一面。城市排水系統,如果設計和規劃不合理,在夏天下大暴雨的時候,就會出現雨水井冒水的情況,甚至會噴湧而出,把井蓋頂飛起來。如圖:

既然淘汰了水塔,那麼我們如今生活供水是怎麼做的呢?

水塔效率低,維護、建造成本高,不足以支撐如今的用水需求。如今的供水都是採用無塔式供水系統,就是把水從地下抽上來之後,或者淨化完成的地表水會用水泵輸進一個大水罐裡,然後再繼續加壓,使水罐裡的水壓達到一定的程度,然後再把水管接到家裡,產生壓力更大的自來水。無塔式供水系統使用了機電設備,出水壓力可以調整,而水塔的出水壓力是不能調整的。

實際上,無塔式供水系統的原理與液壓原理相似。我們可以想像一下:把一個礦泉水瓶扎一個小孔,擠出水噴射的距離,比扎一個更大的孔噴得更遠。液壓機、千斤頂都是利用這個原理。

今天給大家分享的科學原理是不是很有趣呢?對於以上的內容有不理解地方,大家可以留言討論。

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