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抽气机原理与大气压(抽气机原理小视频)

  近日,台湾省自来水公司在台中市潭子区中山路、人和路口附近施工时发生了一起事故,当时数名工人在进行送水管改接工程,其中一位曾姓工人在用铁锤敲开管道口时,突然被一股强大的吸力吸入水管中,巨大的撞击力使其头部重创,虽然之后被工友救出送医,但依旧没能挽回生命。

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  事后台湾省自来水公司中区工程处副处长赵文灿表示:当天施工的是公司外包的人员,事发段水管内是没有水的,曾姓工人之所以掉入管道中,是因为水管被打开一个开口后,由于管道内外压力不同,管内形成“负压”,使得外部空气流入,而工人就这样被吸进去了,之后旁边的工人等到压力平衡后,便将其救出。

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  据悉,当时自来水公司在进行台中绿空廊道备援送水管线改接等四项工程,台中市多区为了施工都停水47小时,不幸的是,开工第一天就出了事故。

  现在我们知道了工人之所以被吸入水管内,实质上是负压造成的,那么什么是负压呢?而已经停水的水管内,又是从哪里来的负压呢?先来回答第一个问题。

  什么是负压?实际上负压的概念很容易理解,比如在你面前有一个密闭的空心容器,如果其内部的压强小于一个标准大气压,那么我们就将其内部称为“负压”,反之就是“正压”。

  那么问题来了,既然容器内外有了压强差,是不是自然就有了压力差呢?没错,因此在这时候,就要考验容器的坚固程度了,如果容器负压足够大(比如内部成真空了),而容器的材质却不够给力,往往就会出现下面这幅动图的场景

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  这是一个罐车内部在抽真空的过程中,内部负压达到某个临界值时(也就是外部正常大气压对罐体表面产生的压力超过了内部负压状态下的罐体承受极限),整体罐体突然被压扁了。

  如此看来,事故发生时,那位工人被吸入水管中的吸力,正是负压导致的,或者更加准确地来讲,应该是推力,外部空气猛然流入水管中,位于水管外的人体自然要被带动,也就有了推力,但日常生活经验,我们都将其称为吸力,就像吸管吸水一样,实际上还是大气压把水推(压)进吸管再进入嘴里的。

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  负压导致吸力,那负压又是哪来的呢?上面已经说明了吸力的由来,但这并没有解释事故的本质原因,那就是负压到底是怎么来的?

  可能有些朋友第一时间会想到一个物理器材:水流抽气机,如下面的图片

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  如果没记错的话,这应该是初中物理里面讲过的知识,由于水流速度快,导致附近压强变小,进而能抽出一旁装置内的气体(也就是流速越快压强越小的应用)。

  那么事故中水管内的负压是不是就是这么来的呢?毕竟是送水管呀,里面水流速度很快,所以管内负压比较大,导致管外空气被吸进去了,人也跟着下去了。

  答案是错的,虽然这种解释从定性上来讲,似乎说得通,但实际上我们要注意到,当时进行施工时,是大面积停水状态,毕竟是一个比较大的工程,不可能流水状态作业的(而且如果真的是流水的话,那么这位掉进去的工人应该跟着水流冲到很远处才对,但事实上,周围的工友差不多就是原地把他救上来的,虽然人已经死亡了)。

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  因此管道内部是没有流水存在的,但这也并不意味着管道内就没有水,因为送水管线长度很长,涉及区域很多(还有高低落差),因此在停水后,管内的水就会处于静止状态,但由于重力的存在,以及低处的部分用户仍旧可以再放出一部分水来,所以管内的水就会像河水那样,自高往低处聚集。

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  在这种情况下,水管内就会有负压产生,产生部位就是从高处开始,毕竟那里原先的水都流下低处了,而水流走之后,又没有水或者气体进入补充,因此就会产生真空(或者说负压状态,毕竟真空是负压状态的极限)。

  而自来水公司外包的人员事后的说法也能证实这一点,他们说水管管道有高低差,内部空气很少,当时工人所在位置正位于高处,并且还说这种事故确实是相当罕见,以后遇到这类工施工,一定会再三确认小心。

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  台湾省的职业安全卫士中心表示:曾姓工人当时没有穿防护衣,因而外包商涉及违法,最高可处新台币30万元罚款,而自来水公司因为监督管理不周,最高可罚15万新台币,并且还需负刑法责任。

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