“谦受益，满招损”—九龙杯中神奇的虹吸原理

“谦受益，满招损”—九龙杯中神奇的虹吸原理

明太祖朱元璋某日设宴款待开国元勋，在宴席上，他取出一只瓷器酒杯，对众人言道：“你们跟随我南征北战，各自立下的功勋心中自有一本账，今日便依照功绩的大小，用此杯来酌酒共饮！”话音刚落，徐达便率先上前接受赏赐。徐达不仅喜好饮酒，而且自认功勋卓著，于是将酒杯中的酒斟得满满当当，却不料当他举起酒杯时“谦受益，满招损”—九龙杯中神奇的虹吸原理，杯中的酒竟不翼而飞，一滴不剩。其他人只需未将酒杯斟满，便能够畅饮无阻，这让在座的人纷纷困惑不解。朱元璋笑着说道：“这正是古人所言‘自满招致损失，谦虚则能获益’的道理啊，哈哈哈。”

这款神奇的杯具被称作“九龙公道杯”，当酒液被倒入其中，便会沿着杯中龙头的形状迅速流失殆尽。而这背后的科学原理，正是我们今天将要探讨的“虹吸效应”。

要深入了解虹吸现象的原理，我们首先需要掌握液体压强的计算方法，还需知晓压强在液体内部是如何进行传递的。下面，我们可以通过一个简单的实例来观察这一过程。

这是一个装有水的容器，在假设大气压强为P0的条件下，需沿图中红色箭头所指的方向分别计算A、B、C三个点的压强值。

由液体压强公式可知，A点的压强

B点与A点在同一水平面，故

C位于B上方，故

这里的 也可写作,

但为了说明问题，我们采用之前的写法，即

显而易见，液体压力在特定路径上的传递，与被研究对象的水平方位紧密相关，因此，潜水员在深海区域会体验到极大的水压，导致呼吸困难。

有了以上的基础，我们再来看一个经典的虹吸原理图:

图中可见，存在两个分别置于不同水平面的水杯，其中一杯盛有水，另一杯则为空杯。它们之间通过一根U型管相连，该U型管的较短一侧伸入装有水的杯子底部，而较长的另一侧则正对空杯。

用口腔吸取U型管内的一小部分水，以此确保U型管完全被水填满，直至达到图中所示的状态。

取U型管的最高点处，对比其左右两侧的压强

根据第一个例子我们可以知道

左侧的压强P左是由左边水杯中的水传递给它的

于是根据杯中页面与U型管最高点处的高度差可知

同理，右侧的压强为

显然，HP左>P

U型管左侧的水会持续不断地自动流入右侧，从而呈现出一种令人称奇的水流上升现象。

需留意的是，若想将左侧杯中的水完全吸干，务必确保右侧杯内液体的高度不得超越U型管左侧液面高度，亦即图示中的H值需大于零。

在搞明白虹吸现象的基本原理后，

再回到开头的九龙公道杯

其结构大概是这样：

这么看来徐达一点也不冤枉呐

谦卑是一种美德~

除了本段所提及的九龙公道杯，虹吸原理在日常生活场景中也颇为常见。例如，虹吸式抽水马桶的应用，显著提升了排污速度，同时有效降低了堵塞的风险。

现在能一眼看出它的工作原理嘛？

再比如可以拿来给鱼缸换水，

省去了一勺一勺往外盛水的功夫~

显而易见，这种看似简单的虹吸现象在日常生活中被巧妙地应用得淋漓尽致。借助它，我们能够检验一个人的品格，实现水从低处流向高处，甚至还能解决家中马桶堵塞的问题，还能为鱼儿更换新鲜水源……真是神奇至极啊！！！