压缩空气使水向上流动的原理是什么?

城市的供水系统需要建一个高高的水塔,比供水系统中的所有建筑都要高。否则,住在水塔上面楼层的人就不需要水了。这是因为水只比它流得低。“水往低处流”是最常识,但不是绝对真理。有没有注意到餐厅卖啤酒的场景?我看到啤酒桶里伸出一根管子,管子上装有水龙头。只要水龙头一开,啤酒就流出来了。说也奇怪,啤酒桶低龙头高。啤酒为什么会流的很高?

所以这是压缩空气玩的把戏。把空气压入容器,它就变成了压缩空气。我们给自行车轮胎和篮球打气,然后轮胎和篮球就充满了压缩空气。如果泵的出气口堵住了,你就得把泵的活塞往里推,这就很难了。我们会感觉到一股向外的力量。活塞向内推得越远,向外推的力就越大。只要一松手,活塞就会自动推出。当活塞还没有推入时,气泵里有空气,它的压力等于外界大气的压力,处于平衡状态。当活塞向内推动时,气缸内的空气被压缩,气缸内的气体压力增加;这样,你一松手,活塞就会被缸内的空气推回去,直到缸内外压力相等。这告诉我们,当空气被压缩时,压力增加,而当其体积膨胀时,压力减小。

啤酒厂灌装啤酒时,将压缩空气泵入装满啤酒的钢桶,就像给汽车轮胎打气一样;啤酒桶里的压缩空气用巨大的压力把啤酒压在下面。难怪水龙头一开,啤酒就从下往上流。

我们可以自己做一个简单的实验。拿一个空酒瓶,用橡皮塞塞住。一根细玻璃管紧紧地插在橡皮塞的中央。玻璃管一端有细尖口,另一端通过橡胶管与注射器连接。用注射器把瓶子里的空气尽可能地抽出来,然后用手捏住橡胶管的管口,把瓶子倒过来,让橡胶管的一端伸入有色的水中。你会看到,一旦我们放开握着橡胶管管口的手,彩色的水立刻穿过橡胶管,沿着玻璃管,从下往上,从玻璃管的细尖喷出,就像一个彩色的喷泉。彩色喷泉的形成并不令人费解。原来我们把瓶子里的空气抽出来之后,瓶子里的空气少了,压力降低了。抽走的空气越多,瓶内压力越小,有色水上方有大气压力,大于瓶内压力,所以有色水从低压流向高压。

似乎只要高处的压力比低处低,水就能从低处流到高处。墨水被吸进笔里,压力也在起作用。

知识点压力单位“帕斯卡”

我们知道,压力的国际标准单位是帕斯卡,缩写为Pa。那么为什么压强的标准单位命名为帕斯卡呢?帕斯卡这个单位是什么意思?

原来,帕斯卡是法国著名的数学家、物理学家、哲学家和散文家。他在人类历史上第一次用帕斯卡的球实验证明了液体可以向各个方向传递它所受到的压力,而且它所受到的各个方向的压力是相等的。这就是著名的帕斯卡定律。所有水力机械都是根据这条定律设计的。为了纪念这位科学家的伟大发现,人们把压力的单位命名为“帕斯卡”。国际上把1牛顿力在1平方米上产生的压力定义为1帕斯卡。