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极其简单直白的马桶虹吸原理

2024年8月26日 来源:上海艺虎动画公司

随着社会科技的不断发展,现代人们的生活水平越来越高,人们对于生活品质的要求也越来越高。一个好的卫生间设备的使用将直接影响到我们的日常生活体验,而在现代卫生间中,马桶的使用已成为必不可少的一部分。但是,你是否了解过马桶虹吸原理呢?

我们都知道,每次冲马桶都需要将一定量的水倒入马桶中,然后通过一定的力量将废物冲走。那么这个某种意义上看起来简单的过程背后却有一个被称为虹吸原理的物理现象维持着。

虽然我们往往将马桶的冲刷归功于水流本身的推力,但事实上马桶的真正推动者是空气。马桶内部底部应该有两个管子,其中一条管子是通向排水管的,而另一个管子先向上伸出,然后沿着底部环绕了一圈再连回去,形成了一个U形状。这个管子就是我们所说的马桶虹吸管。

在马桶进行排泄时,我们会将大便或者小便送入到马桶中,其实在我们冲水的时候,空气也被驱赶走了。此时,底部的排水管内部已经充满了足够多的水流,而虹吸管在最开始的时候是没有水的,并且之前还放了一些空气,在这个时候就显示出了它的真正作用了。

当我们冲下马桶时,马桶内的水会顺着虹吸管第一段垂直向下的积水管流入下面的水管,并扫除掉虹吸管里面的空气。在不断向下流过的过程中,速度逐渐加快,并且随着水位的下降,空气也被吸取了进来,这时整个虹吸管中的压力产生了变化。当水位接口低于虹吸管最高点时,通过管内静压和陡峭的曲线,阻碍住了水流速度,而把空气拉入虹吸管中。由于空气的不可压性,空气会向上移动,继续向下游流过的水形成了一个真正的“虹吸”。

此时,流体的惯性发挥了作用,在此之前流体已经在沿曲形下降的管道内注意地产生了涡的动能,并将流体加速到足以克服其初速度根据Bernoulli的定理 (速度越快的地方,压力越小)。马桶排出的水都会被这股特殊的气体吸引走,因为这样可以更加高效地降低环境中的压力,从而将气体及废物全部排出。

综上所述,极其简单直白的马桶虹吸原理似乎是每个家庭必备知识,但它背后的物理学原理和可能性却存在一定的复杂性。本文只是带领读者认识了虹吸过程的基本原理,随着大家关注的不断深入,相信潜藏的问题必将日益浮现并得到解决。

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