虹吸

File:Syphoning2.svg

根据伯努利定律，虹吸流速度约等于：<math>v_C=\sqrt{2gh_C}</math>

虹吸（siphon或syphon）是一种流体力学现象，可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构（称为虹吸管）之后，开口于更低的位置。虹吸管两端液体的重量差造成液体压力差，液体压力差能够推动液体越过最高点，向低端流动。

关于虹吸管如何使液体逆重力向上流动，而无需泵送，仅靠重力驱动，目前有两种主流理论。几个世纪以来，传统理论认为，重力将液体拉向虹吸管出口侧，导致虹吸管顶部压力降低。然后，大气压力能够像气压计或吸管一样，将液体从上部储液罐推入虹吸管顶部的低压区，然后向上流动。然而，已有研究表明，虹吸管可以在真空中运行，并且其流动高度可以超过液体的气压高度。因此，人们提出了虹吸管运行的内聚张力理论，该理论认为液体以类似于自我虹吸珠的方式被拉过虹吸管。

现代所有已知的已发表理论都认为伯努利方程式是对理想化的、无摩擦虹吸操作的合理近似值。

中国古代酒器九龙杯即是利用虹吸原理制成。

机制

在虹吸管的上端开口处（A），向管内的压力为上端水受到重力往管口浸入位置处推挤所形成的容器液压；向外的压力则为上坡段液柱产生的压力。前者大于后者时，液体被从上端容器推进管口流到下端容器，形成虹吸。而液体压力差是由液体向出口端落下引起，即C点重力向下导致B点负压，然后液压差配合大气压力推动液体流动。在通常情况下，虹吸现象的驱动力是大气压；但是在特殊情况下也会有其他原理成为驱动力。在实验室条件下，一些虹吸管被用于在真空环境下展示，表明液体的抗张强度有一定贡献。

最常见的虹吸现象使用水作为虹吸液，不过试验中也经常使用水银，其他物质例如有机溶液，甚至二氧化碳都可以被用于虹吸实验。

停止条件

虹吸上升阶段和气压表原理相类似，气压推动液体向上进入管道中压力较低的顶端部分。由于原理相似，虹吸管内部液体所能上升的最大高度和气压表是一致的。上坡高度增加，管口向外的压力也增加；到与重力产生之容器液压平衡的时候，虹吸管的最高处会产生部分真空，进一步导致液柱坍塌，虹吸现象停止。

另外，如果虹吸管两端容器液面达到相等高度，虹吸现象也会停止。

其他现象

水族箱换水

把一条水管先充满水（ 须确定充满，不可留空气 ），并分别用左右手的手指堵住两端管口，一端放在水族箱的水中，一端放在比较低的水桶内，然后先松开水族箱中管口的手指，再松开水桶内管口的手指，水族箱中的水因被大气压推著，加上高度差，便启动虹吸现象而形成连续流动流入桶内。
如果有加装泵 ( ㄅㄥˋ ) 的水管，就不必事先充满水，直接将空的水管放入两端容器，按压泵产生压差，迨水吸入管中而持续虹吸后，即可停止按压泵。

汽机车油箱抽油

原理同上。

咖啡壶

主条目：虹吸式咖啡壶和摩卡壶

当虹吸管两端都在重力作用下，液体从高端向低端流动。然而，如果低处出口被密封同时加压，液体也会从低端向上流动。
例如，虹吸式咖啡壶及摩卡壶是借由酒精灯加热下壶的清水，当清水沸腾后产生气体，增加气压，此时上壶的气压比下壶低，下壶便将沸腾的清水虹吸至上壶的咖啡粉萃取咖啡。当下壶的水全部推至上壶后，下壶几乎是空的即停止加热，迨空的下壶渐渐冷却后，下壶的气压降低，上壶已泡好的咖啡汁液便自动流入下壶。

冲水马桶

冲水马桶下方的排水管为 S 形管（ 存水弯 ），其设计结合连通管原理，使马桶在静止状态下，管内维持充满水的状态，并在桶槽中形成一定高度的水面。此水面低于 S 形管的最高点，因此水不会自动流出，达到静止平衡。（ 这段保留在管内与桶槽中的水称为“水封”，也就是我们看到桶槽中的那一池水，其作用是阻隔通往化粪池或下水道的臭气、有害气体及部分微生物进入室内。）
当按下冲水阀纽时，水箱中的水会迅速大量流入桶槽，使水位瞬间上升并超过 S 形管的最高点，同时将管内空气排出，形成连续水柱，进而启动虹吸现象。在虹吸作用下，水流会持续被出口端向下拉动，使桶槽中的水与排泄物被快速带走。当水量减少、空气重新进入管道后，虹吸现象即停止，系统回到原本的静止状态，并再次留下水封。

地下虹吸

当地下暗河的河道突然变窄时，水流速度变快，这种现象称为地下虹吸。

参见

• 毛细现象

外部链接

• The Straight Dope: How Does A Siphon work?（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Pnematics of Hero of Alexandria - Interesting Applications of Siphons
• QUT physicist corrects Oxford English Dictionary （页面存档备份，存于互联网档案馆）