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科学了不起征文头图水塔是以前生活中常见的建筑物,是用作居民生活供水的。以前的水塔都是红砖砌成的圆柱塔身,塔顶是一个直径更大的短圆柱形蓄水池。红砖水塔很有年代感,整个水塔是一个有着后工业风格的建筑。
图片来源于网络近十年来,我们的生活在逐步进行现代化,各种设施也都在更新换代。像以前的水塔,注定要被新的供水设备取代。如今只能在农村,或者市郊以及发展落后的地方才能见到水塔的影子。
我们知道水塔是用于供水的。有了水塔,就有了一拧就开的自来水。那么你知道水塔的工作原理吗?
看着一个高高的水塔,实际上里面的东西并不复杂。在这里只是运用到大气压连通器的原理和液体压强原理:P液=ρgh。ρ代表液体密度;g为重力加速度;h为距液体表面的高度。
首先大气压连通器是指相同的气压状态下,如果底部是连接的,那么两个口的水平面也会保持相同的高度。如图:
在水塔的地下是一个水井,水塔的塔身里是水管,用水泵把地下水抽到塔顶的蓄水池里,再把水从蓄水池里接下来,接到我们家里。我们家里的高度没有水塔那么高,但是由于连通器原理,水就要向上走,达到和水塔蓄水池一样的高度,所以水就能产生巨大的压力,因此我们一拧水龙头就哗啦啦地流出水了,这就是自来水。如图:
图片来源于网络根据液体压强原理P液=ρgh,表明:在相同的液体中,不同的深度,也就是距液体表面的高度不同时,压强也是不同的。所以,住在高层房子的小伙伴们家里的自来水就没有低层房屋的自来水压力大。如图:
关于连通器原理,在生活和生产中也有很多的应用,比如水库船闸、锅炉水位计、建筑测量等。
不过,事物往往都有两面性,我们能利用到它对我们的有益之处,也会遭到它对我们不利的一面。城市排水系统,如果设计和规划不合理,在夏天下大暴雨的时候,就会出现雨水井冒水的情况,甚至会喷涌而出,把井盖顶飞起来。如图:
既然淘汰了水塔,那么我们如今生活供水是怎么做的呢?
水塔效率低,维护、建造成本高,不足以支撑如今的用水需求。如今的供水都是采用无塔式供水系统,就是把水从地下抽上来之后,或者净化完成的地表水会用水泵输进一个大水罐里,然后再继续加压,使水罐里的水压达到一定的程度,然后再把水管接到家里,产生压力更大的自来水。无塔式供水系统使用了机电设备,出水压力可以调整,而水塔的出水压力是不能调整的。
实际上,无塔式供水系统的原理与液压原理相似。我们可以想象一下:把一个矿泉水瓶扎一个小孔,挤出水喷射的距离,比扎一个更大的孔喷得更远。液压机、千斤顶都是利用这个原理。
今天给大家分享的科学原理是不是很有趣呢?对于以上的内容有不理解地方,大家可以留言讨论。
本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。
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