周一闭馆 | 为什么持续向杯子里注水,水反而会全部从杯底流出呢?
古代茶壶的智慧”展品包含三种茶壶,分别是公道杯、倒装壶、两心壶,虽然它们的内部结构均不相同,但都是中华工匠的智慧结晶。下面我们逐个了解一下!
一、公道杯
在古代,公道杯是一种体量较小的酒杯,主要功能是限制容酒量。倒得过满,酒液就会全部漏到杯外一滴不剩。公道杯主要由杯体和杯托两个部分构成,设计核心在于公道佬这一独特结构,公道佬一般呈空心立柱状,脚下设置漏孔,体内设置通管与杯底烧结在一起。当杯中酒液的液面低于容量极限位置,酒液不会漏出杯外,可正常使用;若液面高于容量极限位置,酒液就会通过公道佬体内的通管,源源不断流出杯外,一滴不剩。
这其实是虹吸现象,根据连通器液面等高原理,杯内液体容量超过容量极限时,空心管内会形成负压,利用液面的高度差,产生气压和液压的共同作用,致使杯内酒液全部漏出。日常生活中,抽水马桶就利用了这一原理,水箱、便池和吸水管三部分组成的吸水管便是虹吸装置。
二、倒装壶
倒装壶也称倒注壶、倒流壶,无盖、底部有一小孔,使用时须将壶体倒置,将液体由壶底小孔注入壶内。
从展品的多媒体展示中可以看到倒装壶的剖面,其内部构造包含一只注水管和一只出水管。注水管上端高于壶流,注水管位于壶中央,下端与壶底部小孔连接相通,上端开口接近壶顶部,出水管在壶壁的壶流开口处,从壶壁的流口处向壶底部延伸,接近壶底,这样壶流至壶底处就是双层。从壶底注入液体,液体从注水管流入壶身,当液体注满时,注水管下端与空气相连,壶身中的液体通过出水管壶流与外界大气相连,此时可以将注水壶与壶身中的液体看成一个“连通器 ”。将壶翻过来正放时,出水管与壶身中的液体,同样也构成了一个“连通器”,液体面低于注水管上端时,壶内的液体不会从底部漏出,将壶倾斜,液体便通过水管壶流,正常倒出来了。
三、两心壶
两心壶又名良心壶,常见的两心壶是一种老寿星造型,在老寿星的左肩部和壶把下方各开一个孔,两个孔分别与壶内两个互不相通的内壶相通,只不过共用一个壶口,使用时先从壶把下方的孔注入液体,再从左肩部的孔注入另一种液体,若按住壶把下方的孔,可以发现倒出的是从左肩部的孔注入的液体。
这一神奇之处是利用了物理学中的大气压原理,一个注水口封闭以后,由于大气压力的作用,这个内壶中的液体便无法流出,而另一个内壶中的液体则可以正常流出。
感兴趣的朋友们,快来东莞科技馆三楼力学探秘展厅,拿起水池中的茶壶,向其中装水,观察这个神奇的现象吧!
温馨提示:借助展品处的多媒体展示,可以较全面的了解三种杯型的原理,更能感受到中华能工巧匠的别出心裁!
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END
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