来自北京东城区的一位高一的中学生Idril提了个问题，咱们快来看看:
想问问无管虹吸的原理和应用?
相信大家可能更熟悉的是虹吸效应，但是对于无管虹吸并不是很了解，那么好，小朋友们赶快搬好凳子坐好，现在帅帅的物理老师即将为你讲课~~~
首先，我们先来说说虹吸效应，这个大家都比较熟悉。
虹吸效应呢，是说利用液面高度差的作用力现象，将液体充满一根倒U形的管状结构内后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管从开口于更低的位置流出。（看看下面这图）
虹吸效应的实质是由于重力和分子间粘聚力两者结合而产生。装置中管内最高点液体在重力作用下往低位管口处移动，在U型管内部产生负压，导致高位管口的液体被吸进最高点，从而使液体源源不断地流入低位置容器。
咱们中学物理学过的连通器只是的一个特殊例子应用，就是虹吸效应。两个容器液面高低不同，用管子将两者液体连通，不论管子什么形状，在液体自身重力作用下，总有保持液面相平的运动趋势，即将流动的液体所受的合力指向下方，因此液体从高处流向低处。
我国古代的先人们很早就开始已经发现和利用虹吸效应了，比如说东汉末年用于灌溉的“渴鸦”、宋朝用于灭火的工具“唧筒”等，这足见我国古代先人的聪颖智慧。
那么好了，我们已经学习完虹吸效应了，接着我们来看看无管虹吸效应。
我们回过头来看看这个虹吸效应，我们会发现虹吸效应都有一个现象就是管子的两个端口都浸没在液面以下，如果我们把处于高位的那个管口取出液面，虹吸效应还会不会发生呢？
如图，如果把橡皮管移开水盆的液面，我们可以进行实验证明，虹吸现象就会停止。那么有没有可能移开液面之后虹吸现象还继续存在的呢？请看看下面的动图。
这就叫无管虹吸现象。顾名思义，无管虹吸就是不依靠管道发生虹吸现象的例子。
那么，为什么会发生这样的现象呢？原因是什么呢？
要搞清楚这个问题，咱们必须先来接触两个概念——牛顿流体和非牛顿流体。
先来看看牛顿流体的定义：
他的实验如图所示。在平行平板之间充满粘性流体，平板间距为d，下板B静止不动，上板C以速度U在自己平面内等速平移。由于板上流体随平板一起运动，因此附在上板的流体速度为U，附在下板的流体速度为零。
实验指出，两板之间的速度分布u(y)服从线性规律。作用在上板的力同板的面积、板的运动速度成正比，同间距d成反比。由此得出：
式中
为剪应力；
为剪切变形速率；
为流体动力粘性系数（即粘度）。
这就是著名的牛顿粘性定律。凡是符合此定律的流体称为牛顿流体，否则是非牛顿流体。
也就是说，满足牛顿粘性定律的液体就是牛顿流体，不满足牛顿粘性定律的就是非牛顿定律。
那么，牛顿流体和非牛顿流体分别有哪些例子呢？他们之间又有什么不同之处或者性质呢？
自然界中许多流体是牛顿流体。水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体；高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体比如说，人的血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等，都是非牛顿流体。石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝再生溶液、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛顿流体。
非牛顿流体有哪些性质呢？主要概括起来说，有以下四个效应：
Barus效应，Weissenberg效应（爬竿效应）、无管虹吸现象、Toms效应。有兴趣了解的朋友们可以查看相关的资料进行了解，这里由于涉及较为专业的知识，这里不再展开。
那么我们回到刚才的那个问题，无管虹吸现象的原理是什么呢？
我们刚刚说了，无管虹吸效应的主要因素就是非牛顿流体，而非牛顿流体有一个最大的特点，就是剪应力和剪应变率不是线性的。剪应力增加，剪应变率非线性增大（凸曲线），更有效的“拉动”悬空的液体，所以即使管子离开液面了，也能形成连续的液柱。于是，我们可以看到，将管子慢慢地从容器拨起时，可以看到虽然管子己不再插在液体里，液体仍源源不断地从杯中抽出，继续流进管里。甚至更简单些，连虹吸管都不要，将装满该液体的烧杯微倾，使液体流下，该过程一旦开始，就不会中止，直到杯中液体都流光。
