引言
孔子說過水“流必向下”，農諺也有“人往高處走，水往低處流”之說，確實，平時我們見到的水因為重力都會往下流。但是水會不會有往上流的時候呢？這樣會不會違反了重力呢？實際上是有的，而且這是一種在生活中很常見的物理現象，我們將這種現象稱為虹吸原理。
虹吸原理實驗
實驗過程：
1.准備兩個水桶或臉盆，一個凳子或增高物，一條長度適當的水管
2.將一個桶（盆）置放在增高物體上，另一個放在較低的位置上
3.往桶（盆）內注入較多的水，保證能清晰觀察
4.在管內注滿水，並堵上兩端使其不會漏出
5.將水管置成倒U狀，兩頭分別沒入桶（盆）內水中，並松開兩端使水管流通
6.我們可以發現高處的水會持續通過水管流向低處水位
實驗原理：
虹吸的實質是由液體壓強和大氣壓強而產生的。
液壓計算公式：P=ρgh（P為壓強；ρ為液體密度，單位一般為kg/m³；g為重力加速度，單位為9.8N/kg；h為液體深度，單位一般為m）
由於液態分子間會存在引力與位能差能，液體會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊。而這里所說的壓力，就包括了液壓，和大氣壓。在虹吸模型中，兩邊的大氣壓為P1和P2，因為處在同一個環境下大氣壓是相差無幾的，即兩管口受到向上的大氣壓P1=P2，而兩盆水的重力加速度和密度顯然都是一樣的，就直接用g與ρ表示。
管內此時是裝滿水的，我們便可得知左側管口受到向下的液壓強P左=ρgh1，
右側管口受到向下的液壓強P右=ρgh2,即P左<P右
於是我們可以得到P1-ρgh1>P2-ρgh2
此時高處管口比低處管口的整體壓強要大，原來管中相對靜止的水受到了不平衡的力便往低處流去，由於高處管口仍然有水的補給，就形成了一條定向的流水線，虹吸現象就這么產生了。
易錯提醒：
- 虹吸與連通器並無太大關系，連通器的概念是上端開口下端連通的儀器。
- 這里面有液體壓強，也有大氣壓的作用，辟如沒有大氣壓的作用，只有液體壓強，那么管子中的水就會以A點為界線，左端往左流，右端往右流，中間形成一段真空層。
倒虹吸
倒虹吸是對虹吸原理的一種應用:當渠道與道路（或河溝）高程接近，並且處於平面交叉時，可以修一構築物，使水從路面或河溝下穿過。倒虹吸主要有豎井式。這種形式施工簡便而且便於清除泥沙。倒虹吸有箱形和圓形兩種。物理上水往高處走的現象是一種水利工程的技巧。它是在渠道與道路、河流發生交叉或在渠道穿越山谷時經常采用的一種立交水工建築物。與虹吸管的工作原理相同，均利用了上下游的水位差。
早在古代，古人就明白了這個道理。水之性，行至曲，必留退，滿則后推前，地下則平行，地高即控。這是古代著作《管子·度地》對倒虹吸的描述。
世界上運用倒虹吸的著名的例子，如：
一、1975年至1981年在對位於河南省登封縣告成鎮的陽城遺址的發掘中，發現有戰國晚期的城市管道供水系統，其中實際應用了倒虹吸。
二、公元前180年左右在土耳其境內古希臘帕加馬城建有大型城市輸水管溝，水從海拔約360米的源頭，跨越兩條山谷輸送至這座城堡，而城堡制高點只比源頭低約40米。
如右圖所示。
倒虹吸在開始工作時不需人為地制造管中的真空，因而更為普及。
生活中的虹吸
一、魚缸換水
有些人家里總會有這么個魚缸，或大或小，都會被精心布置，有假山，有水草，有石子，更有幾條引人注目的魚兒。看的時候賞心悅目，可換水卻是一個大難題，怎么保證不影響到魚兒的生活而又能很好地換入干凈的水進去呢？難道用水桶一點一點舀出臟水，再一點一點換入凈水？那這會讓很多沒耐心的人頭疼的。
這時候，虹吸原理就可以大放光彩了。一條水管，一個接水的桶子便足夠。根據虹吸原理，我們只需要制造一個水位落差，便可以將魚缸中的水引出來。將一條水管裝滿水，排掉里面的空氣，然后分別用手堵住兩頭，一頭浸入魚缸液面，另一頭放桶里，水流就會嘩嘩地不斷被引入桶里。於是乎，液體就會源源不斷地從高處躍到低處直到管子接觸不到液體為止。
二、虹吸式雨水排水系統
有些大型建築的屋頂面積很大，比如我國北京的大興國際機場，建築的屋頂面積達到18萬平方米。遇到暴雨時，雨水順着屋檐流下，讓整座建築被流水積水包圍，猶如在一個水簾洞中。而巧妙利用虹吸原理的虹吸式屋面雨水排放系統就可以很好的解決這個問題。
虹吸式雨水排水系統運用了虹吸現象，依靠特殊的雨水斗設計，實現氣水分離，如下圖。它利用屋面與雨水斗的高度差，當屋面的積水到達一定高度時，在大氣壓和液壓的共同作用下，屋面的壓強大於管內的壓強，形成虹吸，便開始不斷地進行排水工作。於是雨水順着管道朝低處流下，以達到排水的目的。
相較於普通的重力式排水系統，虹吸式排水系統可以用更加快速的方式將雨水排出屋面，也因此受到了歡迎，被廣泛運用於各種大型建築，如鳥巢。
三、馬桶
我們日常使用的抽水馬桶也利用了虹吸的結構，我們用過的水會通過馬桶的吸水管處（下方倒U型管狀部位）排出，避免筆直水管帶來的臭味。
1、首先管里面要擁有滿滿的水。
2、相應的出水口水面一定要低於上容器水面。這樣的情況下出水口的液面才會受到一定的大氣壓力，進而保證水的流出。
3、這個管最高點一般是距上容器水面高度值絕對不能夠高於大氣壓所進行支持的水柱高度。
結論
我們解析了虹吸模型中壓力的影響因素與變化，知道了“水會往上流”是因為水位高，壓強大，理解了虹吸原理。不僅如此，我們也要學會在生活的方方面面中去發現並且利用虹吸去解決問題，才能更加透徹地理解虹吸原理。
撰寫完稿日期：2020年5月17日
論文關鍵詞摘要：虹吸原理，大氣壓，液壓