教烏鴉喝水——虹吸原理

2021-02-13 安康科普基地

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岭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。

其書載:以竹為筒,"無底而竅其上,懸熟皮數寸,出入水中,氣自呼吸而啟閉之,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。

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。漢代銅釭燈 南北朝時期成書的《關尹子·九藥篇》說:"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裡水的壓力大,水就流不出來。

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裡氣體出不來。

宋代俞琰在《席上腐談》中補充了前人的發現,說;"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。"在空瓶裡燒紙,由於火把瓶裡的氧氣消耗掉,火熄滅後瓶裡就形成負壓,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。如果把瓶放在水裡,水就立即湧入瓶裡。

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

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