水錘效應：管路中壓力波動現象
引言：
水錘現象，也有人稱為水流衝擊，是一種壓力突增或脈衝在流體管道內的表現。當管道中的高流量流體被突然關閉時所產生的慣性力，將水流推向前行，造成管道內壓急遽上升，進而對管路產生破壞。
基本原理：
| 特徵 | 作用 |
|---|---|
| 慣性力 | 水流衝擊，壓升 |
| 瞬間流量和落差 | 流速與壓強 |
| 壓強傳遞 | 音速沿管路 |
| 洩壓機制 | 緩衝壓強 |
| 管路受力 | 管損或噪音 |
| 流體類型 | 產生水錘可能性 |
|---|---|
| 水流 | 可 |
| 氣流 | 可 |
| 液體與氣體混合 | 可 |
壓力波動機制：
當壓力波沿管道傳遞時，會逐步止住水流。抵達出口處後，壓力被釋放。然而，由於管道內壓強仍然高於外在，因此水流會向出口迴轉。當此反向流抵達閥門時，閥門處的負壓波又促使水流趨於停滯。這股負 فشار波再次抵達出口，又使流水重新湧入管道。如此循環，直至管壁摩阻與流進流出的阻抗將水錘震盪的幅度逐步降低至完全停歇。
其他相關現象：
除了水流以外，「活塞效應」也在流體系統中出現類似的水錘作用。高速行駛的車輛進入隧道，其撞擊空氣所產生的高壓波，與水錘現象中的壓力脈衝相似地傳遞。
實際應用：
台北動物園在抽水時，使用電磁閥控制泵浦代替，有效遏制產生虹吸導致的水錘問題；同時也省了用水量。
參考文獻：
[1] 維基百科 – 水錘現象
[2] 台北市立動物園 – 電磁閥水錘問題
水垂作用：液體在多孔介質中移動的現象
定義
水垂作用是指液體在沒有外力的情況下，通過多孔介質（例如土壤、紙巾）向上移動的現象。
作用機制
水垂作用是由於液體和多孔介質之間的分子間相互作用造成的。當液體和多孔介質接觸時，液體分子會附著在多孔介質的表面並形成薄膜。由於液體的表面張力，薄膜中的液體分子會向毛細管方向移動，進而導致液體向上移動。
影響因素
影響水垂作用的主要因素包括：
| 因素 | 影響 |
|---|---|
| 液體表面張力 | 表面張力越大，水垂作用越強 |
| 液體粘度 | 粘度越大，水垂作用越弱 |
| 多孔介質孔隙大小 | 孔隙小，水垂作用強；孔隙大，水垂作用弱 |
| 多孔介質的親水性 | 親水性越強，水垂作用越強 |
應用
水垂作用在自然界和工業中都有著廣泛的應用，例如：
- 植物吸水
- 燃料通過燈芯燃燒
- 墨水在吸墨紙上的擴散
- 除濕劑的乾燥功能
計算公式
水垂作用的上升高度（h）可以用以下公式計算：
h = (2 γ cos θ) / (ρ g r)
延伸閲讀…
水錘作用_百度百科
何謂水錘作用？ – 和旺昌噴霧
其中：
- γ 為液體的表面張力 (N/m)
- θ 為液體與多孔介質之間的接觸角 (°)
- ρ 為液體的密度 (kg/m³)
- g 為重力加速度 (9.81 m/s²)
- r 為多孔介質的孔徑 (m)