跨界与高三化学备课组联合探究双球安全漏斗的科学原理 / 开普饭

1 引言

近日，微主带队巡查高三级部备课组的教研活动时，被高三化学备课组组长王玉玲老师叫住了。原来高三化学组的老师们被双球安全漏斗的科学原理困住了，希望微主提供物理学科的理论分析。

在做完全部巡查之后，微主特意回到高三化学备课组，围绕双球安全漏斗的科学原理开展了跨界的科学探究活动。

2 探究玻璃泡对双球安全漏斗的作用

资料显示：双球安全漏斗的双球是起缓冲作用的，在加液时使液体缓缓流下，同时在管与球中可以积留更多的液体，安全效果更好。在停止加液时液体就会在管的中间积留一部分液体，起到隔绝外界空气的作用。当内部气体多、压力大时，又可通过积留液体而放出气体，保证操作的安全。

化学老师们对双球安全漏斗具有缓冲、隔绝空气和安全作用的物理原理不太清楚，无法给学生做出科学的解释。

图1 实验场景

为了方便分析和研究，路艳霞老师专门跑到实验室取回了双球安全漏斗。我们一边加注液体，一边观察现象，一边分析原理。

图2 实验细节

经过仔细的实验、分析和探究，在李宏霞老师的协助拍摄下，我们终于发现了双球安全漏斗中的物理原理。

2.1 玻璃泡的迟滞作用

在双球安全漏斗中加入液体后，液体会依次流过两个玻璃泡，然后进入容器内。由于玻璃泡的直径远大于玻璃管的直径，玻璃泡内的空气不能全部被液体排走，导致一部分空气留在玻璃泡内。如图3所示，当液体进入第一个玻璃泡中时，由于玻璃泡比较大，液体从顶部的玻璃管内喷出，冲击玻璃泡的底部液面，将机械能转化为内能，消弭了从漏斗到玻璃泡的压差，液体在玻璃管内的流速减慢，虹吸效应得到一定程度的遏制。

除此之外，弯曲的玻璃管对虹吸效应也有遏制作用，因为弯曲的玻璃管与直玻璃管相比更长，对液体的阻力更大，因为流体所受阻力与玻璃管的长度成正比。