1700043514
1700043515
虹吸管带来的惊喜
1700043516
1700043517
你最好回家再做这个实验。你需要两只玻璃杯和一支弯头吸管。将一只杯子注满水。现在，用吸管吸水，直到吸管中充满水为止。一边吸水，一边用手指盖住吸管的顶端。（干这活，手得巧。你可以用手指堵住吸管下端的口子，然后从顶部注水，再用手指盖住顶部，最后放开堵住吸管底部的手指，这要简单得多。）现在，把吸管举到空中。尽管吸管底部的口子是打开的，但水还是会待在吸管里，除非你把封住顶端开口的手挪开，水才会流出来。
1700043518
1700043519
现在举起装满水的玻璃杯，将弯曲吸管短的那一端挂在装满水的玻璃杯边缘，让管口没入水中，另一端在杯沿自然垂下插入第二只玻璃杯。用嘴在管口吸水，直至充满水，然后松嘴。
1700043520
1700043521
那么第一只玻璃杯中的水就会不断从管子中流出，直到水无法将吸管短的那一端的管口浸没为止。这就是一个虹吸装置。
1700043522
1700043523
1700043524
1700043525
1700043526
这个吸管实验中，有两个有趣的现象。第一个现象是，当吸管上端口子被封住时，水不会从下端开放的口子里流出来。第二个现象是，水向上流，在没有水泵的情况下，水源源不断地从第一只杯子流入第二只杯子中。
1700043527
1700043528
第一个实验向我们展示了大气压的威力。我们很容易忽视周围的气压，因为它们一直都在那儿，不过气压可以做一些不寻常的事儿。平时提起运动，我们就会想起牛顿定律，根据这些定律找出作用的几个力。在手指封住吸管顶部这个实验中，如果忽略有限的摩擦力，显著的力就只有两个——空气压力和重力。重力将水垂直向下拉，这不难理解吧。吸管的顶端几乎不存在空气压力，因为你的手指将空气阻挡在外。但吸管底部的口子是开放的，暴露在气压充分的作用中。
1700043529
1700043530
让我们做一些简单快速的计算，看看为什么大气压赢了。注满一支吸管大约需要3．3毫升的水，换算成重量就是3．3克，也就是0．0033千克。根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。现在，在重力作用下，吸管里的水受到一个约为9．81米/秒2的重力加速度。在这个重力加速度的影响下，吸管里的水受到了一个由其自身重量产生的，向下的0．0324千克·米/秒2的重力，说得通俗些，就是0．0324牛顿的重力（力的单位是以牛顿的名字命名的）。
1700043531
1700043532
大气压的方向向上。海平面上每平方米受到的气压约为101325牛顿，或是0．101325牛顿/毫米。对于吸管来说，它的横截面就是受压面。这个截面的半径约为3毫米，按照πr2这个公式可以计算出它的受力面积（r指的是吸管横截面的半径）约为28．27平方毫米，水受到的力为28．27×0．10325＝2．86牛顿。大气压赢了，它产生的托力约是重力的88倍——水乖乖地待在吸管里，因为大气压轻而易举地获胜了。
1700043533
1700043534
当你让水经过吸管从一个杯子跑到另一个杯子时，你就搭建了一套虹吸装置。这个装置改变了力的平衡。在之前的实验中，重力向下，而大气压通过吸管底端的开口对水施加了一个向上的力，但是在这个实验中，吸管顶端的口子也是打开的。这意味着上面那个杯子中的水受到大气压向下的压力，而这个压力也会传递给吸管中的水。
1700043535
1700043536
吸管中的水位开始下降。如果管中出现真空，那真空部分的压力就小于管口的大气压。
1700043537
1700043538
在重力和大气压的作用下，水自下而上地运动，通过吸管转弯处，接着再流回低位玻璃杯中。高位液体持续流入低位液体容器，直到高、低位液体的水平高度相同，液体停止流动。
1700043539
1700043540
传统家用抽水马桶的后部有一个S形的管道，它的工作原理和弯曲吸管是一样的。在排污时，当马桶内的水面超过S弯的高点时，由于大气压形成的虹吸现象，能够把水和污物一同抽走。不过这种方法不适合飞机上的厕所使用，其中一个原因是飞机不便携带这么多用于冲厕所的水，对于航空业来说，重量就是金钱。另一个原因是携带的液体越多，出现渗漏的风险也越大，而这会导致一系列机械故障。
1700043541
1700043542
1700043543
1700043544
1700043545
飞行中的科学 [:1700041625]
1700043546
飞行中的科学 真空来帮忙
1700043547
1700043548
过去，飞机上的厕所和大型活动时使用的公厕类似，它们是通过化学剂来清理的。电子水泵会喷射出一小股蓝色的化学制剂。不过，在活动现场使用过这种厕所的人都知道，它们气味难闻，很容易堵住，而且那个装满化学液体的水箱有时难免会发生渗漏。所以，现代飞机上使用的都是真空厕所。当你按下冲刷按钮时，坐便器后边的真空泵就开始工作了。几秒钟后，你会听到一阵特殊的声音，连接坐便器和真空系统的控制阀就打开了，依靠与大气压之间的压差，将坐便器中的东西带走，这和吸尘器的原理差不多。
1700043549
1700043550
我们时不时会听到一些传闻，乘客在飞机上“方便”时，被吸在了真空马桶上。2002年BBC爆出了这样一则新闻，北欧航空公司（SAS）的跨大西洋航班上的一位美国乘客坐在马桶上按冲水按钮。结果，“让她惊恐万分的事情发生了”，BBC这样夸张地说道：“那位乘客感到了一股强大的吸力将她往后拽去。她被死死地钉在座便器上无法动弹，最后在飞机机修师的帮助下，她才被解救出来。”
1700043551
1700043552
据报道，这位乘客被困在波音767的厕所上长达2个多小时，直到飞机落地后，空姐叫来机修师，乘客才得以脱身。文章甚至引用了SAS发言人的话，表示他们将对乘客的遭遇负责并对她进行赔偿。“她被困在那儿好久”，发言人这样评论到。
1700043553
1700043554
后来，SAS对事情展开了调查，结果发现这一切都是虚构的。没有记载显示曾发生过类似的事件，不过在员工培训时，培训人员会用这个故事来提醒空姐不能忽略对厕所的检查以及如何检查。被厕所吸住这样的事情从未发生过。事实上，也不可能发生，因为冲水按钮通常位于马桶盖的后方，乘客起身以后才能按得到那个键。即便发生了，乘客也不会被困在马桶上这么久，因为几秒钟后，真空系统就停止工作了。不过，这很有可能会导致人体内伤，所以这样的事你最好不要尝试。
1700043555
1700043556
1700043557
1700043558
1700043559
飞行中的科学 [:1700041626]
1700043560
飞行中的科学 在夜空中飞行
1700043561
1700043562
当你回到座位上时，也许天色正慢慢暗下来（或许你起飞时间就是晚上）。你也许会认为，黑暗中飞行让你与许多科学现象失之交臂，但其实，夜晚为我们展现了科学世界中另外一些不同的侧面。
1700043563