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厕所里的科学

来源:物理好资源网 编辑:秩名 时间:2020-01-02 点击量:
厕所里的科学
 
  虽然上厕所,从事一些“方便”的活动,真的让人感到轻松方便,虽然它是人体吐故讷新的一个重要环节。但这件事却是只可意会不可言传,做得说不得的。“如厕”、“出恭”之类的文明词都显得太不“文明”了,要说成“一号”或“WC”才成。或说成“洗手间”什么的。可是西方人却不回避“厕所”,非但不回避,还把厕所打扮得比我们的客厅还干净、甚至豪华。

     其实仔细一想,厕所的水平就是社会发展和文明程度的标志。落后的国家,老百姓连饭都吃不上,哪里管得上厕所卫生,连栖身之处都没有,哪里肯花钱去装修厕所。可见厕所的水平直接反映了经济水平。

     现代的厕所里的科学设备科学装置实在太多了,简直就是一个物理实验室。我们不妨浏览一下。

一、反水弯和地漏

     在洗手盆的下水管中段,有一个回形弯,欲称反水弯。这实际上是个连通器,当液体静止时,两边的液面总是相平的。当洗手盆向下放水时,水面超过 点,水就自然流向下水道。当盆里的水快流尽时,管中的水面逐渐下降,降落到与 点等高时,水就不再流动,管中这部分形成一段“水塞”,把管中的污水、臭气与外界隔绝。

      地漏的构造,顶部是一个篦子,防止大块的污物落入下水管道内。下面是一个倒扣着的铁碗,铁碗的四周有几个拱形的缺口,使得地面上的水能顺利流入下水管。如果仅仅这样,水能流进去,臭气也能冒出来。所以,下水管道口还有一圈凹槽。用于积存水。显然,凹槽里的水深要浸没扣碗的拱形缺口,这样,臭气就冒不出来了,而地面上的水位高于地漏的内管口,由于连通器原理,水会顺利地流进下水管。由此我们也知道,凹槽里必须时时存一些水,如果水全都干了,就不会起到“水盖”的作用,臭气就冒出来。

二、抽水马桶的水箱真科学

    1.水箱是靠浮子和杠杆来控制进水的。水箱供水是自动控制的。当水箱里的水放掉后,浮子(金属空心球或塑料空心球)就会随水面一起落下来,金属连杆(实际上是个杠杆)的另一端就会自动抬起,自来水就会源源流入水箱。当液面升高,浮子也随之抬起,杠杆的另一端就会向下,压住进水口的橡皮垫。由于这是一个动力臂很长、阻力臂很短的杠杆,杠杆的阻力臂端头就能产生很大的力,死死地压住进水口。由于进水口的管口很细,橡皮垫在这个管口上就能产生很大的压强,把进水口死死地堵住。

          调节浮子球在杠杆动力臂的高度,还可以调节水箱的蓄水量。

    2.水箱放水口的橡皮塞科学地利用了大气压强和浮力的原理。

    水箱下部的阀门是个倒扣的,有豁口的橡皮球。当它倒扣在放水管口时,下部与空气相通,上部受到水的压力,而水的液面上部又与空气相通,所以上下的大气压抵消了。水的压力作用在橡皮塞上,橡皮塞牢牢地堵住了下水口。当人按动扳手,通过杠杆,橡皮塞被吊起,水就放出去了。
    如果这个橡皮塞不是空心豁口的橡皮球,而是个橡皮块,它受的浮力很小,人一松手,橡皮块就会在水中落下去,又堵住放水口。这当然不方便,因为人必须一直按住扳手,直到箱中的水放光。而空心豁口球一被拉起,它中间的空气和球一起就受到水的浮力,上升到水面,漂浮着,直到水放光,很省事,但是,如果它是个完整的皮球也不行,因为它会始终漂在液面上,再次注水时,它就不会堵到下水管口去。而豁口球就要优越得多,当它落到下水管口,与下部空气相通,它就使去浮力,只相当于一块橡皮,堵住管口。而且这个橡皮碗的下部是薄壁的,当它下落到管口,没有堵严,周围还有水流下时,根据伯努利原理,流水部位的压强很小,形成负压,薄橡皮会被吸过去,把这里堵严。由此我们看到一个普通的水箱,综合利用了物理中的杠杆、浮力等静力学原理和流体力学的道理。

三、厕所里绝对不能安装燃气热水器

    安装燃气热水器给人们的洗浴带来方便,而且,比电热水器安全可靠。因为洗浴时,浑身湿漉漉的,一旦电热水器漏电,后果不堪设想。但是,燃气热水器如果安装在厕所,也是很不安全的。因为燃烧煤气或天然气会产生大量的二氧化碳,于人体健康不利。而天然气燃烧不完全,会产生一氧化碳,煤气本身就是一氧化碳,会造成煤气中毒。厕所的通风条件一般都不好,而一氧化碳的密度比空气小,充斥在房间的上部,更不容易排放出去。所以,最好的选择是把燃气热水器安在厨房,并注意通风,只把热水通到厕所去。

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