虹吸原理说明

2023年4月22日发(作者：祖坟上放一物后代富贵)

虹吸原理现象说明

摘 要：本文论述了虹吸现象的基本原理，并根据实验及

公式推导具体阐述了其原理。本位主要介绍了虹吸的悠久历

史以及其在古、现代的应用。虹吸现象在古代的主要应用从

最早的渴乌，到后来的唧筒、秤漏、莲花漏都是虹吸原理的

典型应用；虹吸原理在现代社会也应用于各行各业:“鬼湖”

的形成就是虹吸原理的“杰作”，还有马桶、虹吸滤池、虹

吸式屋面排水系统、洗胃、虹吸式咖啡壶等等都是虹吸原理

制成的。

关 键 词：虹吸；唧筒；秤漏；莲花漏；虹吸滤池

1、引言

虹吸是一种历史悠久的物理现象，同时它也是人们在

生活中最常见的物理现象之一。虹吸现象不仅在古代有很

丰富的应用，它在现代生活中也有很广泛的应用。大家生活

中的很多事情都是靠虹吸原理来实现的，例如：给鱼缸换

水；汽车司机常用虹吸管从油桶中吸出汽油或柴油；在古代

利用虹吸原理还可以做成计时工具；虹吸原理还可以应用于

水处理，如虹吸滤池等等。

2、原理

2.1 虹吸原理

虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利

用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口水面承

- 1 -

受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一

边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相同的

高度，水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内

的水抽出。

[1]

2.2 实验解释

用图1所示的装置来说明这种现象的原理,

当充满水的管子将A、B两个液面高度不同水槽

连接后, C处受到向右的压强为：

PP

g



h

10

水

1

向左的压强：，其中：为大气

PP

20

g



水

h

2

P

0

压。由于>, 所以有<。则液片C将向左

h

1

h

2

P

1

P

2

图1 装置示意图

移动, 即容器B中的水向容器A中流淌。只要B中的液面高于A

中的液面,水就会流动不停,直到两容器中的液面相平,即B

中的水流完为止。

2.4虹吸原理的历史

虹吸管是人类的一种古老发明，早再公元前1世纪，

就有人造出了一种奇特的虹吸管。中国人很早就懂得应用

虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管，在中国古代称“注

子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的

渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒，

也是应用了虹吸的物理现象。宋朝曾公亮《武经总要》中，

有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载。中国

- 2 -

[2]

古代还应用虹吸原理制作了唧筒。宋代苏轼记载了四川盐井

中用唧筒把盐水吸到地面。明代的《种树书》中也讲到用唧

筒来浇灌树苗的方法

3、应用

3.1虹吸原理在古代的应用

虹吸是一种古老的现象，虹吸在古代的应用

很广泛，可以说是应用在各种方面：虹吸可以用

于农业灌溉，战争灭火，儿童玩具，也可以是用

于计时的工具等。

3.1.1渴乌

中国古代的虹吸管。据《后汉书·张让传》

记载,东汉中平三年(186)掖庭令毕岚“作翻车、渴

乌,施于桥西，用洒南北郊路”，是渴乌的最早记载。

唐李贤在对《张让传》进行注释时,用“以气引水

上也”,说明渴乌依靠气压差引水的工作原理，当

图2 唧筒

[1]

然其前提条件是进口端的高程高于出口端。唐杜佑所著《通

典》载，渴乌可以“隔山取水”。方法是以大竹筒套接成弯

管,以麻漆封裹,密不透气，跨过山峦，将临水一端置于水面

之下五尺，然后在出口端放松桦枝叶和干草等易燃物，点燃

后，稍冷，筒内形成相对真空，即可吸水而上。明清人又称

为过山龙，也用以由缸内取酒。小型渴乌也用作刻漏的注水

部件等。

- 3 -

[3]

3.1.2唧筒

如图2所示就是中国古代应用虹吸原理制作的唧筒。唧

筒是战争中一种守城必备的灭火器。唧筒也是儿童游戏用的

水枪。北宋王延德叙其所见当地居民风俗，如：“以银或输

(黄铜)为筒，贮水，激以相射，或以水交泼为戏，谓之压阳

气，去病”。

3.1.3秤漏

图3所示的就是秤漏，秤漏是一种特殊

类型的漏刻，是用中国秤称量流入受水壶中

水的重量来进行计时的仪器。它有一只供水

壶，通过一根虹吸管（即古代的渴乌）将水

引到一只受水壶（称为权器）中。权器悬挂

在秤杆的一端，秤杆的另一端则挂有平衡锤。

当流入权器中的水为一升时，重量为一斤，

时间为一刻。其以供水壶流出的水的重量作为计时标准，以

秤杆作为显时系统是秤漏的巧妙之处，且据测定秤漏的日误

差不大于1分钟。

3.1.4莲花漏

如图4所示的就是。它是由一个受水壶，

再用两根叫“渴乌”的细管，利用虹吸原理，把

放水壶中的水，逐步放到受水壶中，使受水。

壶中水平面高度保持恒定。相等时间内受水壶

- 4 -

[5]

[4]

图3 秤漏

图4 莲花漏

的水流速度恒定，据以测定时间。莲花漏实物已不存在。东

林寺晋僧慧安，在庐山的莲花漏计时。于泉水上立十二叶芙

蓉，因波水转，分定十二时。

3.2在现代生活中的应用

虹吸原理不仅在古代多方面的应用，在现代生活中虹吸

原理也有很重要的应用：非洲的“鬼湖”图尔卡那湖，现代

生活中人人都离不开马桶，用于水处理的虹吸滤池，用于雨

水收集的虹吸屋面排水系统，用于医疗的洗胃等等。

3.2.1鬼湖

图6所示的就是鬼湖。在非洲肯尼亚北

部，有一望不尽的沙漠，沙漠上有一个奇怪的

湖泊，时隐时现，被人们成为“鬼湖”，这就

是非洲著名的图尔卡纳湖，又名碧玉湖。当人

们来到湖畔，之间碧波荡漾，清澈照人，可是不一

会辽阔的水面就消失得无影无踪，成为一片茫茫沙

漠。制造“鬼湖”的原因是由于在“鬼湖”附近可

能有一个比“鬼湖”地势高的地下空洞，贮存着由

别处渗流而来的地下水，并有一个类似虹吸泉那样

的地下坑道将“鬼湖”同地下空洞连接在一起。当

虹吸现象出现时，地下空洞里的水大量流出，便出

现“鬼湖”，而由于“鬼湖”地处沙漠之上，即使水量再大，

也会不消多大功夫就流到沙层下面或者渗流到别处去了。

- 5 -

[7]

[6]

图6 “鬼湖”图尔卡那

图7 马桶

3.2.2马桶

图7所示的就是虹吸式马桶。

虹吸式马桶的原理：虹吸式座便器的结构是排水管道

呈“∽”型，在排水管道充满水后会产生一定的水位差，

借冲洗水在便器内的排污管内产生的吸力将便便排走，由

于虹吸式座便器冲排是不是借助水流冲力，所以池内存水

面较大，冲水噪音较小。

3.2.3虹吸滤池

图8所示的就是虹吸滤池

虹吸滤池的工作原理：虹吸滤池它用抽真

空来形成虹吸,以连通水流,用进空气来破坏

虹吸,以切断水流。

在过滤过程中,每格滤池中的水位随着滤

料阻力的增大而升高,以保持等速过滤。当运行到一定时间

后,滤池就需要反洗,反洗时,首先破坏其进水的

虹吸现象,使水不再进入该格滤池,当水位下降

显著缓慢时,用真空系统形成反洗虹吸,反洗作

业开始。当反洗排出水较清时,立即破坏反洗虹

吸,停止反洗,随即启动进水虹吸管,投入运行。

3.2.4虹吸式屋面排水系统

图9所示的就是虹吸式屋面排水系统

- 6 -

[9]

[9]

[8]

图8 虹吸滤池

图9

虹吸式屋面排水系统

虹吸式屋面排水系统的工作原理：虹吸式屋面雨水排除

系统是在一相流状态下满管流运行的。系统的工作原理符合

水流运动的能量守恒及其转化定律。连接管内的压力可能是

正压也可能是负压。随着悬吊管的延伸管内负压值增大, 至

悬吊管与立管的转折处负压值最大, 随立管的下降负压值

减小, 至立管的某点压力值为零, 其后压力值为正压并逐

渐增大再逐渐减小, 从而系统在虹吸水力作用下工作。

3.2.5洗胃

图10所示的就是洗胃过程

洗胃是指将胃管由口腔或鼻腔经食管插

入胃内，利用重力和虹吸作用的原理用大量

的溶液对胃腔进行冲洗的方法。多用于误服

或自服有害物质的病人。

[11]

[10]

图10 洗胃

胃管虹吸法是医生给食物中毒病人洗胃常用的方法,操

作方便。利用虹吸法给病人胸腔、腹腔穿刺放液,省时省力,

相对于常规注射器抽吸法有一定的优势。

3.2.6虹吸式咖啡壶

图11所示的就是虹吸式咖啡壶

煮咖啡时，下壶的水沸腾产生水蒸气将水压至上

座，煮好后关火温度下降，咖啡再被吸到下座。

4、结论

本文先阐述了虹吸现象的基本原理，用科学实验推

图11 虹吸式咖啡壶

- 7 -

[13]

[12]

导并进一步解释了虹吸现象发生的原理，并说明了虹吸现象

发生必须满足的条件。对虹吸原理在古代的应用如：最原始

的渴乌，用于战争灭火或儿童玩具的唧筒，在为计时工具的

秤漏和莲花漏都是虹吸原理的典型应用；对虹吸原理在现代

的应用如：发生在大自然中的“虹吸现象”---非洲“鬼湖”

图尔卡那湖，现代生活家家都离不开的马桶，给水处理中的

虹吸滤池，用于雨水收集的虹吸式屋面排水系统，用于医疗

的洗胃，用于人们饮食方面的虹吸式咖啡壶等等都是虹吸原

理制成的。从以上例子来看，虹吸原理不仅历史悠久，在古

代和现代都有很重要、种类很多的应用，相信在科学技术的

发展下，虹吸原理会应用的更广泛，给人们的生活带来更多

的便利。

5、参考文献

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/view/?fr=ala0_1

[2] 邰宝生.浅析虹吸原理.生活物理

[3] /wiki/%E6%B8%B4%E4%B9%8C

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[9] 刘小明,杨雪松.虹吸滤池的技术改造[J].2001

[10] 韩增文.虹吸式屋面排水系统的设计[J].四川建

材.2007

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[12] 谢恩东.神奇的虹吸.2006

Physics Today

[13]

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