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小吸管中的大原理

小吸管中的大原理



2015-12-07 15:59
 来源: 科普中国-科学原理一点通











说起吸管,我想大家一定都不陌生,我们在生活中会经常用到。用吸管喝水的同时,你想过吸管是怎么把水吸上来的吗?我们在用吸管喝水时,嘴巴吸的时候,把吸管内的空气给吸掉了,这就造成吸管内的气压比吸管外面的气压小,进而吸管外面的气压便把水压进吸管,我们也就喝到水了。


这里面涉及一个概念,大气压强。空气由于受到重力的作用,进而会对浸在它里面的物体产生压强,即大气压强,简称大气压或气压。由于空气具有流动性,因而空气会向各个方向都有压强。在同一点,空气向各个方向的压强大小相等。



生活中利用这种原理的,还有吸钩。当把吸钩往墙上用力一按时,吸盘内的空气便被挤掉,这就使得吸盘内的气压比吸盘外面的气压小,吸盘外面的气压便把吸盘按在了墙上。类似的还有抽水泵、抽水马桶、打气筒、打针使用的注射器以及钢笔吸墨水等等。


吸管是1888年,由美国的马文·史东发明的。当时在美国,人们喜欢喝冰镇的淡香酒。如果直接对着杯子喝,嘴巴里的热气便会减低了酒的冰镇口感,所以,一开始他们想办法,用天然的麦秆来吸。这样便能解决这个问题。但是天然的麦秆很容易折断,而且麦秆本身所带的味道也会混合进酒中,影响酒的纯正。这一问题,一直没得到解决。当时,马文·史东是一名烟卷制造商,有一天,他从烟卷中得到灵感,便用纸做了一个吸管,发现很方便也很好用,也没有什么其他异味。如此,纸吸管便被广泛采用。塑胶发明出来以后,因为塑胶的柔韧性很好且很漂亮,可以做成各种颜色的,人们便改良了纸吸管,采用塑料的吸管。吸管的发明就是这么来的,只可惜,马文·史东没有申请发明专利。



在用吸管的时候,你有没有想过,为什么吸管要做成圆形的呢,而不是方形、椭圆形、三角形等等?


第一,圆形与我们的嘴型相符,用起来比较舒服。


第二,圆形最省材料。这里面涉及了一个数学的问题,用最少的材料围成的最大面积,便是圆形。也就是说如果是同等内径面积的话,圆形是最节省材料。面积最大,那么我们用吸管吸水的速度便会很快。


其实,这还可以帮助我们来解释生活中的另外一个现象。大树的树干大多都是圆形和椭圆形的。其实也是这个道理,因为大树中圆形的导管,会使得输送养料更有效率。当然树干长成这个形状,并不是我们选择的结果,而是大自然选择的结果。





作者:王懿



本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处



作者: 王懿
 
[责任编辑: 宋金玉]




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吸管,气压,吸盘
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