为什么饮料总从吸管漏出来...喝个快乐水都要讲究手法吗？！ | 正经玩_风闻

原创：中科院物理所

小编在网上冲浪时看到了不借助外力就可以启动的虹吸管？

想起饮料不听话从吸管洒出的场景

不过这种情况发生的概率还挺低的

难道有特定的触发条件？

我倒要看看这虹吸管究竟怎么“玩”

实验器材

所标杯、吸管、烧杯、盒装饮料、剪刀、透明胶

实验过程

首先，按照“攻略”，

在用手指密封住吸管较长的一端时，

将另一端放入水中，随后松手：

嚯！果然没有借助预装的水柱

也没有“嘬”的一口

虹吸水流自发地出现了~

别看小编这一下似乎很轻松的样子，

大家可以动手试一试，

比如用矿泉水瓶作为容器，

或是使用口径粗一些的吸管，

会发现几乎不可能成功。

这其中的原因嘛，

先卖个关子~

认真看后面的原理讲解

不过用同样的吸管与容器，

即使不事先用手指堵住吸管的一端，

用一个小技巧也可以做到自动虹吸哦~

不信大家看：

网上的资料中倒是也有其他不用手指堵也可以实现自动虹吸的方法，

比如我们先把三段吸管用胶带连接成图中的M形：

将M形较短的一边放入水中，

稍等一两秒，水便源源不断地被虹吸出来

不过其实这个结构小编还能再简化一下，

这次我们只用两段吸管连接成N形：

我们利用和之前类似的小技巧，

改变一下吸管入水的姿势，

让N形的短边旋转入水：

哈哈，是不是比网上流传的M形还要轻松！

不过M形的优势在于容器内的端口位置低，

能够通过虹吸排出更多体积的水。

那我们回过头来看看盒装饮料的问题，

盒装饮料偶尔会洒出不多不少的饮料，

这是为什么呢？

我们先来用之前的方法对饮料盒做自动虹吸实验：

咦？貌似不好用，

如果我们手动挤压一下盒体

给虹吸一个初始条件如何？

饮料只是短暂地流出来，

原来，是饮料盒的吸管槽气密性很好，

随着饮料因虹吸流出，

盒内气体压强降低，

吸管两端压强逐渐平衡，

虹吸便停止了。

所以如果我们把吸管孔戳地大一些，

再用上之前处理液面的小技巧，

是不是就可以主动“洒一桌”了？

不过还是要用小杯子接着，

不要浪费哦

原理解说

其实前后用不同吸管达成的虹吸实验所用到的原理是相同的，我们可以来看一下虹吸现象的简要示意图：

在吸管拐点两侧：拐点内高于液面部分的液柱A，以及拐点外的液柱B，这二者的质量决定了虹吸现象能否发生。如果液柱B的质量高于液柱A，则在重力的作用下吸管内的液体受合力向外，便会向外流出。在流出的过程中，液柱A逐渐增大；而取决于吸管的另一端是否探入液面中，液柱B可能会减小或者不变，最终液柱AB质量相等，虹吸现象停止。

若是想要开始这个虹吸现象，就需要使一部分水占据足以与液柱A抗衡的液柱B。日常见到最多的做法有两种：一是在B端制造负压，比如“嘬”一口；二是提前在吸管内存入液体。不过这二者用的都是静力学的方式。今天的这一系列实验则用的是动力学的方式：通过给予A侧液面一个初始的动能，使部分液柱翻过吸管的拐点达到B端。

其中“手指密封法”使吸管随着没入水中深度的增加，吸管内的空气压力增加，在手指松开的一瞬间，B端的气压差会使吸管内空气向外排出，带动液体向外流出。而其他的几个实验则是更加直接地，利用水涌入吸管的动能突破吸管的拐点。

所以从动力学的角度分析，就可以明白决定实验成功率的因素了：首先我们要让吸管的拐点尽可能地靠近液面，减少液体达到拐点需要克服的重力势能；其次我们要控制吸管的内径，内径过大不仅要求更大的流量填充吸管，还会进一步提高需要克服的重力势能，不过内径过小的话会有阻力的问题；除此之外原容器液面处的截面面积也极为重要，如果截面不够大（比如塑料瓶口），涌入吸管的液体会使容器内液体的液面迅速降低，从而难以达成虹吸所需的条件。

在第二个实验中我们用烧杯嘴部搭吸管便是进一步利用了动力学上的优势：烧杯嘴部杯沿较其他部分更低，使得液面最初略低于烧杯环壁，在我们放入吸管时，水只能从烧杯嘴处溢出，所以瞬时的液面会略微抬高，给予涌入吸管的水更高的压强。另一方面，我们是迅速地“拍入”吸管，吸管入水时形成的短暂地负压区也会促进水流的涌入。第四个实验的N形吸管也用到了相似的技巧。

不过这一系列“自动虹吸”的设计，都会要求原容器的液面尽可能地高，因此在很多日常的场景，比如给鱼缸换水时，便无法使用，还需要借助其他的抽水工具。