سيفون

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 34 صور
الموسوعة الحرة
مبدأ السيفون

في السيفون ذي القطرات الطائرة، يسحب التوتر السطحي تيار السائل إلى قطرات منفصلة داخل حجرة محكمة الإغلاق مملوءة بالهواء، مما يمنع السائل الهابط من التلامس مع السائل الصاعد، وبالتالي يمنع قوة شد السائل من سحبه للأعلى. كما يوضح ذلك أن تأثير الضغط الجوي عند المدخل لا يُلغى بتساويه مع الضغط الجوي عند المخرج.

السيفون ( من اليونانية القديمة σίφων ( síphōn ) بمعنى " أنبوب" أو "مخروط " ؛ وتُكتب أيضًا syphon ) هو أي جهاز من مجموعة متنوعة من الأجهزة التي تُستخدم لتدفق السوائل عبر الأنابيب. وبمعنى أدق، تشير الكلمة تحديدًا إلى أنبوب على شكل حرف "U" مقلوب، يُسبب تدفق السائل إلى أعلى، فوق سطح الخزان، دون الحاجة إلى مضخة، بل بفعل سقوط السائل أثناء تدفقه لأسفل الأنبوب تحت تأثير الجاذبية، ثم يُفرغ عند مستوى أدنى من سطح الخزان الذي أُخذ منه. 

توجد نظريتان رئيسيتان حول كيفية عمل السيفونات في دفع السوائل صعودًا، عكس الجاذبية، دون الحاجة إلى ضخ، وبالاعتماد على الجاذبية فقط. كانت النظرية التقليدية السائدة لقرونٍ طويلة أن الجاذبية تسحب السائل إلى أسفل عند مخرج السيفون، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط في قمته. ثم يدفع الضغط الجوي السائل من الخزان العلوي إلى أعلى، حيث ينخفض ​​الضغط في قمة السيفون، كما هو الحال في البارومتر أو أنبوب الشرب، ثم يتدفق فوقه. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] ومع ذلك، فقد ثبت أن السيفونات يمكن أن تعمل في الفراغ [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] وإلى ارتفاعات تتجاوز الارتفاع البارومتري للسائل. [ 4 ] [ 5 ] [ 8 ] ونتيجةً لذلك، تم تبني نظرية التماسك والشد لعمل السيفون، حيث يُسحب السائل فوق السيفون بطريقة مشابهة لنافورة السلسلة . [ 9 ] ليس بالضرورة أن تكون إحدى النظريتين صحيحة، بل قد تكون كلتاهما صحيحة في ظروف ضغط محيط مختلفة . لا تستطيع نظرية الضغط الجوي مع الجاذبية تفسير عمل السيفونات في الفراغ، حيث ينعدم الضغط الجوي تقريبًا. لكن نظرية التماسك مع الجاذبية لا تستطيع تفسير عمل سيفونات غاز ثاني أكسيد الكربون ، [ 10 ] والسيفونات التي تعمل رغم وجود الفقاعات، وسيفون القطرات الطائرة، حيث لا تُمارس الغازات قوى سحب كبيرة، ولا تستطيع السوائل غير المتلامسة ممارسة قوة تماسك.

جميع النظريات المنشورة المعروفة في العصر الحديث تعتبر معادلة برنولي تقريبًا جيدًا لعملية السيفون المثالية الخالية من الاحتكاك.

تاريخ

سيفون باسكال، الذي يظهر كأسين من الزئبق داخل وعاء من الماء، مما يدل على أن السيفون يعمل عن طريق الضغط الجوي، وليس أن "الطبيعة تكره الفراغ".

تُصوّر النقوش المصرية التي تعود إلى عام 1500 قبل الميلاد أنابيب سحب السوائل المستخدمة لاستخراج السوائل من جرار التخزين الكبيرة. [ 11 ] [ 12 ]

من الأدلة المادية على استخدام اليونانيين للسيفونات كأس العدالة لفيثاغورس في ساموس في القرن السادس قبل الميلاد واستخدامها من قبل المهندسين اليونانيين في القرن الثالث قبل الميلاد في بيرغامون . [ 12 ] [ 13 ]

كتب هيرو الإسكندري باستفاضة عن السيفونات في رسالة Pneumatica . [ 14 ]

اخترع الأخوان بنو موسى من بغداد في القرن التاسع جهاز السيفون المزدوج المتحد المركز، والذي وصفوه في كتابهم " كتاب الحيل البارعة" . [ 15 ] [ 16 ] تتضمن الطبعة التي حررها هيل تحليلًا لجهاز السيفون المزدوج المتحد المركز.

خضعت السيفونات لمزيد من الدراسة في القرن السابع عشر، في سياق مضخات الشفط ( ومضخات التفريغ التي طُوّرت حديثًا )، لا سيما بهدف فهم أقصى ارتفاع للمضخات (والسيفونات) والفراغ الظاهر في أعلى البارومترات القديمة . وقد فسّر غاليليو غاليلي ذلك في البداية من خلال نظرية "الطبيعة تكره الفراغ "، التي تعود إلى أرسطو ، والتي أعاد غاليليو صياغتها باسم "resintenza del vacuo " ، ولكن تم دحضها لاحقًا من قبل باحثين لاحقين، ولا سيما إيفانجيليستا توريتشيلي وبليز باسكال [ 17 ]  - انظر البارومتر: التاريخ .

نظرية

يعمل السيفون العملي، عند ضغوط جوية نموذجية وارتفاعات أنابيب طبيعية، لأن الجاذبية التي تسحب عمود السائل الأطول إلى الأسفل تُقلل الضغط في أعلى السيفون (أو الضغط الهيدروستاتيكي عندما يكون السائل ساكنًا). هذا الضغط المنخفض في الأعلى يعني أن الجاذبية التي تسحب عمود السائل الأقصر إلى الأسفل لا تكفي لإبقاء السائل ساكنًا في مواجهة الضغط الجوي الذي يدفعه إلى أعلى نحو منطقة الضغط المنخفض في أعلى السيفون. لذلك، يتدفق السائل من منطقة الضغط العالي في الخزان العلوي إلى منطقة الضغط المنخفض في أعلى السيفون، ثم فوقها، ثم بمساعدة الجاذبية وعمود السائل الأطول، إلى أسفل نحو منطقة الضغط العالي عند المخرج. [ 2 ] [ 18 ]

إن نموذج السلسلة، حيث يتم سحب الجزء المسمى "ب" إلى الأسفل لأنه أثقل من الجزء "أ"، هو تشبيه معيب ولكنه مفيد لعملية السيفون.

يُعدّ نموذج السلسلة نموذجًا مفاهيميًا مفيدًا، وإن لم يكن دقيقًا تمامًا، لشرح آلية السيفون. يُساعد هذا النموذج على فهم كيفية تحرّك السائل صعودًا بفعل السيفون، مدفوعًا فقط بقوة الجاذبية الأرضية. يُمكن تشبيه السيفون بسلسلة مُعلّقة على بكرة، حيث يقع أحد طرفيها على سطح أعلى من الآخر. ولأنّ طول السلسلة على الجانب الأقصر أخفّ من طولها على الجانب الأطول، فإنّ السلسلة الأثقل على الجانب الأطول ستتحرّك للأسفل ساحبةً السلسلة الأخفّ إلى الأعلى. وكما هو الحال في السيفون، فإنّ نموذج السلسلة يعتمد بشكل واضح على قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على الجانب الأثقل، ولا يوجد أيّ انتهاك لقانون حفظ الطاقة، لأنّ السلسلة في النهاية تتحرّك من موقع أعلى إلى موقع أدنى، تمامًا كما يتحرّك السائل في السيفون.

حتى الساق السفلية الأخف وزنا من C إلى D يمكن أن تتسبب في تدفق سائل الساق العلوية الأثقل وزنا إلى أعلى وإلى الخزان السفلي [ 19 ].

توجد عدة مشاكل في نموذج السلسلة للسيفون، وفهم هذه الاختلافات يساعد في شرح آلية عمل السيفون. أولًا، على عكس نموذج السلسلة، لا يهم وزن السائل على الجانب الأطول مقارنةً بالجانب الأقصر، بل الفرق في الارتفاع من سطح الخزان إلى أعلى السيفون هو ما يحدد توازن الضغط . على سبيل المثال، إذا كان قطر الأنبوب الواصل من الخزان العلوي إلى أعلى السيفون أكبر بكثير من قطر الجزء الأطول من الأنبوب الواصل من الخزان السفلي إلى أعلى السيفون، فقد يحتوي الجزء العلوي الأقصر من السيفون على كمية أكبر من السائل، ومع ذلك، فإن حجم السائل الأخف في الأنبوب السفلي يسحب السائل إلى أعلى الأنبوب العلوي الأعرض، وبالتالي يعمل السيفون بشكل طبيعي. [ 19 ]

ثمة فرق آخر يتمثل في أنه في معظم الظروف العملية، تتضافر الغازات المذابة وضغط البخار، وأحيانًا انعدام الالتصاق بجدران الأنبوب، لتجعل قوة الشد داخل السائل غير فعالة في عملية السحب. وبالتالي، على عكس السلسلة التي تتمتع بقوة شد كبيرة، عادةً ما تكون قوة الشد في السوائل ضئيلة في ظروف السحب النموذجية، ولذلك لا يمكن سحب السائل الموجود على الجانب الصاعد بنفس طريقة سحب السلسلة. [ 7 ] [ 18 ]

من المفاهيم الخاطئة الشائعة عن السيفونات الاعتقاد بأنها تعتمد على قوة شد السائل لرفعه فوق مستوى الارتفاع. [ 2 ] [ 18 ] في حين وُجد أن للماء قوة شد كبيرة في بعض التجارب (مثل تجربة أنبوب Z [ 20 ] )، وأن السيفونات في الفراغ تعتمد على هذا التماسك، إلا أنه يمكن بسهولة إثبات أن السيفونات الشائعة لا تحتاج إلى قوة شد السائل على الإطلاق لكي تعمل. [ 7 ] [ 2 ] [ 18 ] علاوة على ذلك، ولأن السيفونات الشائعة تعمل تحت ضغوط موجبة في جميع أجزائها، فلا يوجد أي تأثير لقوة شد السائل، لأن جزيئاتها تتنافر فيما بينها لمقاومة الضغط، بدلاً من أن تتجاذب. [ 7 ]

سيفون يعمل بالهواء المضغوط. عند السماح لعمود السائل بالهبوط من النقطة C إلى النقطة D، يتدفق السائل الموجود في الخزان العلوي إلى النقطة B ثم فوق السطح. [ 2 ] [ 18 ] لا حاجة لقوة شد السائل لرفعه.

للتوضيح، يمكن سدّ الجزء السفلي الأطول من أنبوب السيفون العادي من الأسفل وملؤه تقريبًا حتى قمته بالسوائل كما هو موضح في الشكل، تاركًا الجزء العلوي والجزء العلوي الأقصر جافين تمامًا ويحتويان على الهواء فقط. عند إزالة السدّ والسماح للسائل في الجزء السفلي الأطول بالسقوط، فإن السائل في الخزان العلوي عادةً ما يدفع فقاعة الهواء إلى أسفل الأنبوب وخارجه. بعد ذلك، يستمر الجهاز في العمل كسيفون عادي. نظرًا لعدم وجود تلامس بين السائل على جانبي السيفون في بداية هذه التجربة، فلا يمكن أن يكون هناك تماسك بين جزيئات السائل لسحبه فوق الفقاعة. وقد اقترح مؤيدو نظرية قوة شد السائل أن سيفون بدء التشغيل بالهواء يُظهر التأثير فقط عند بدء تشغيل السيفون، ولكن الوضع يتغير بعد دفع الفقاعة للخارج ووصول السيفون إلى تدفق ثابت. ولكن يمكن ملاحظة تأثير مماثل في سيفون القطرات الطائرة (انظر أعلاه). يعمل سيفون القطرات الطائرة باستمرار دون أن تدفع قوة شد السائل السائل إلى أعلى.

عرض توضيحي لتقنية شفط عصير الفواكه الاستوائية باستخدام سيفون القطرات الطائرة

استمر السيفون في العمل بثبات في الفيديو التوضيحي لأكثر من 28 دقيقة حتى فرغ الخزان العلوي. وثمة دليل بسيط آخر على عدم الحاجة إلى قوة شد السائل في السيفون، وهو ببساطة إدخال فقاعة هواء فيه أثناء التشغيل. يمكن أن تكون الفقاعة كبيرة بما يكفي لفصل السوائل تمامًا في الأنبوب قبلها وبعدها، مما يُلغي أي قوة شد للسائل، ومع ذلك، إذا لم تكن الفقاعة كبيرة جدًا، فسيستمر السيفون في العمل دون تغيير يُذكر أثناء طرده للفقاعة.

من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول السيفون الاعتقاد بأن الضغط الجوي عند مدخل ومخرج السيفون يتلاشى، وبالتالي لا يمكن أن يدفع السائل لأعلى. لكن القوى المتساوية والمتعاكسة قد لا تتلاشى تمامًا إذا وُجدت قوة وسيطة تُعاكس جزءًا من إحدى القوى أو كلها. في السيفون، يقل الضغط الجوي عند المدخل والمخرج بفعل قوة الجاذبية التي تسحب السائل لأسفل في كل أنبوب، لكن الضغط على الجانب السفلي يقل أكثر بسبب ارتفاع عمود السائل فيه. في الواقع، لا يصل الضغط الجوي الصاعد من الجانب السفلي إلى الأعلى بالكامل ليُعادل الضغط الجوي الصاعد من الجانب العلوي. ويمكن ملاحظة هذا التأثير بسهولة أكبر في مثال عربتين تُدفعان لأعلى جانبين متقابلين من تل. كما هو موضح في الرسم التخطيطي، على الرغم من أن دفع الشخص الموجود على اليسار يبدو أنه قد تم إلغاؤه تمامًا بواسطة الدفعة المساوية والمعاكسة من الشخص الموجود على اليمين، إلا أن دفع الشخص الموجود على اليسار الذي يبدو أنه قد تم إلغاؤه لا يزال مصدر القوة لدفع العربة اليسرى لأعلى.

مثال على قوتين متساويتين ومتعاكستين قد تبدوان وكأنهما تلغيان بعضهما، ومع ذلك فإن القوة التي تبدو ملغاة من اليسار لا تزال تدفع الجسم إلى الأعلى، على غرار الضغط الجوي المتساوي والمتعاكس عند طرفي السيفون، والذي يبدو أنه يلغي بعضه، إلا أنه لا يزال قادرًا على دفع السائل إلى الأعلى. (السيارتان غير مرتبطتين ببعضهما، لذا فهما لا تتجاذبان، بل تتجاذبان فقط).

في بعض الحالات، تعمل السيفونات في غياب الضغط الجوي وبفضل قوة الشد  - انظر سيفونات التفريغ  - وفي هذه الحالات، يمكن أن يكون نموذج السلسلة مفيدًا. علاوة على ذلك، في حالات أخرى، يحدث نقل الماء بفعل الشد، وأبرزها سحب النتح في نسيج الخشب للنباتات الوعائية . [ 2 ] [ 21 ] قد يبدو أن الماء والسوائل الأخرى لا تمتلك قوة شد، لأنه عند غرف حفنة منها وسحبها، تضيق السوائل وتنفصل بسهولة. لكن قوة شد السائل في السيفون ممكنة عندما يلتصق السائل بجدران الأنبوب، وبالتالي يقاوم التضيّق. أي تلوث على جدران الأنبوب، مثل الشحوم أو فقاعات الهواء، أو أي تأثيرات طفيفة أخرى مثل الاضطراب أو الاهتزاز، يمكن أن يتسبب في انفصال السائل عن الجدران وفقدانه لقوة الشد تمامًا.

بتفصيلٍ أكبر، يمكن دراسة كيفية تغير الضغط الهيدروستاتيكي عبر سيفون ثابت، مع الأخذ في الاعتبار الأنبوب الرأسي من الخزان العلوي، والأنبوب الرأسي من الخزان السفلي، والأنبوب الأفقي الذي يربط بينهما (بافتراض شكل حرف U). عند مستوى السائل في الخزان العلوي، يكون السائل تحت الضغط الجوي، ومع الصعود في السيفون، ينخفض ​​الضغط الهيدروستاتيكي (نتيجة لتغير الضغط الرأسي )، حيث يتوازن وزن الضغط الجوي الدافع للماء إلى الأعلى مع عمود الماء في السيفون الدافع إلى الأسفل (حتى الوصول إلى أقصى ارتفاع للبارومتر/السيفون، وعندها لا يمكن دفع السائل إلى أعلى)  - يكون الضغط الهيدروستاتيكي عند قمة الأنبوب أقل من الضغط الجوي بمقدار يتناسب مع ارتفاع الأنبوب. بإجراء التحليل نفسه على الأنبوب الصاعد من الخزان السفلي، نحصل على الضغط عند قمة ذلك الأنبوب (الرأسي). يكون هذا الضغط أقل لأن الأنبوب أطول (أي أن كمية الماء الضاغطة أكبر)، ويتطلب ذلك أن يكون مستوى الخزان السفلي أقل من مستوى الخزان العلوي، أو بشكل عام أن يكون مستوى مخرج التصريف أقل من مستوى سطح الخزان العلوي. وبالنظر إلى الأنبوب الأفقي الذي يربط بينهما، نلاحظ أن الضغط عند أعلى الأنبوب من الخزان العلوي أعلى (لأن كمية الماء المرفوعة أقل)، بينما يكون الضغط عند أعلى الأنبوب من الخزان السفلي أقل (لأن كمية الماء المرفوعة أكبر). وبما أن السوائل تتحرك من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض، فإن السائل يتدفق عبر الأنبوب الأفقي من الحوض العلوي إلى الحوض السفلي. ويكون السائل تحت ضغط موجب (انضغاط) في جميع أنحاء الأنبوب، وليس تحت شد.

تُعتبر معادلة برنولي في الأدبيات العلمية تقريبًا جيدًا لعمل السيفون. في الموائع غير المثالية، تُعقّد خصائص مثل الانضغاطية وقوة الشد وغيرها من خصائص المائع العامل (أو الموائع المتعددة) معادلة برنولي.

بمجرد بدء تشغيل السيفون، لا يحتاج إلى طاقة إضافية للحفاظ على تدفق السائل لأعلى وخارج الخزان. سيسحب السيفون السائل من الخزان حتى ينخفض ​​مستواه عن مستوى المدخل، مما يسمح للهواء أو الغاز المحيط بكسر السيفون، أو حتى يتساوى مستوى مخرج السيفون مع مستوى الخزان، أيهما يحدث أولاً.

بالإضافة إلى الضغط الجوي وكثافة السائل والجاذبية ، فإن أقصى ارتفاع لقمة السيفون في السيفونات العملية محدود بضغط بخار السائل. عندما ينخفض ​​الضغط داخل السائل إلى ما دون ضغط بخاره، تبدأ فقاعات بخار صغيرة بالتشكل عند أعلى نقطة، وينتهي تأثير السيفون. يعتمد هذا التأثير على كفاءة السائل في تكوين الفقاعات؛ ففي غياب الشوائب أو الأسطح الخشنة التي تُسهّل تكوين الفقاعات، يمكن للسيفونات أن تتجاوز مؤقتًا أقصى ارتفاع قياسي لها خلال الفترة الزمنية الطويلة اللازمة لتكوين الفقاعات. وقد تم إثبات قدرة سيفون واحد من الماء منزوع الغازات على الوصول إلى ارتفاع 24 مترًا (79 قدمًا ) لفترة طويلة [ 8 ] ، وتجارب أخرى مضبوطة على الوصول إلى ارتفاع 10 أمتار (33 قدمًا ) [ 22 ] . بالنسبة للماء عند الضغط الجوي القياسي ، يبلغ أقصى ارتفاع للسيفون حوالي 10 أمتار (33 قدمًا) . يبلغ ارتفاع الزئبق 76 سم (30 بوصة ) ، وهو تعريف الضغط القياسي. وهذا يعادل أقصى ارتفاع لمضخة شفط تعمل وفقًا للمبدأ نفسه. [ 17 ] [ 23 ] وتساوي نسبة الارتفاعات (حوالي 13.6) نسبة كثافة الماء والزئبق (عند درجة حرارة معينة)، حيث يتوازن عمود الماء (أو الزئبق) مع عمود الهواء مُنتجًا الضغط الجوي، وبالفعل فإن أقصى ارتفاع (مع إهمال ضغط البخار وسرعة السائل) يتناسب عكسيًا مع كثافة السائل.    

الأبحاث الحديثة حول آلية عمل السيفون

في عام ١٩٤٨، درس مالكولم نوكس السيفونات العاملة تحت ضغط الهواء وفي فراغ جزئي ؛ وخلص إلى أنه بالنسبة للسيفونات العاملة في الفراغ، فإن قوة الجاذبية المؤثرة على عمود السائل في أنبوب السحب، مطروحًا منها قوة الجاذبية في أنبوب الرفع، هي التي تُحرك السائل. وبالتالي، يكون السائل تحت تأثير الشد ويتحمل إجهادًا طوليًا، وهو إجهاد غير كافٍ، في غياب العوامل المؤثرة، لكسر عمود السائل. أما بالنسبة للسيفونات ذات ارتفاع السحب المنخفض العاملة تحت الضغط الجوي، فقد كتب: "... يتم تحييد شد عمود السائل وعكسه بفعل تأثير الضغط الجوي على طرفي عمود السائل." [ ٧ ]

أعاد بوتر وبارنز من جامعة إدنبرة دراسة السيفون في عام 1971. وأعادا فحص نظريات السيفون وأجريا تجارب عليه في ظل ضغط الهواء. وخلصا إلى: "من الواضح الآن أنه على الرغم من وجود تاريخ طويل في هذا المجال، فإن الآلية الأساسية للسيفون لا تعتمد على الضغط الجوي." [ 24 ]

ركزت أبحاث هيوز في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا عام 2010 على الجاذبية والضغط والتماسك الجزيئي . استخدم هيوز أنابيب السيفون عند ضغط الهواء، وخلص إلى أن: "تدفق الماء من أسفل أنبوب السيفون يعتمد على فرق الارتفاع بين مدخل ومخرج الماء، وبالتالي لا يمكن أن يعتمد على الضغط الجوي..." [ 21 ]. أجرى هيوز مزيدًا من الأبحاث على أنابيب السيفون عند ضغط الهواء عام 2011، وخلص إلى أن: "التجارب المذكورة أعلاه تُظهر أن أنابيب السيفون العادية عند الضغط الجوي تعمل بفعل الجاذبية وليس الضغط الجوي." [ 25 ]

نجح الباحثان راميت وابنه، الأب وراميت، في شفط ثاني أكسيد الكربون تحت ضغط الهواء عام 2011، وخلصا إلى أن التماسك الجزيئي ليس شرطًا أساسيًا لعمل السيفون، بل: "يكمن التفسير الأساسي لعمل السيفون في أنه بمجرد امتلاء الأنبوب، يبدأ التدفق بفعل قوة الجاذبية الأكبر على السائل في الجانب الأطول مقارنةً بالجانب الأقصر. وهذا يُحدث انخفاضًا في الضغط على طول أنبوب السيفون، تمامًا كما هو الحال عند "الشفط" باستخدام المصاصة، حيث ينخفض ​​الضغط على طولها وصولًا إلى نقطة السحب. ويستجيب الضغط الجوي المحيط عند نقطة السحب لانخفاض الضغط بدفع السائل إلى الأعلى، مما يحافظ على التدفق، تمامًا كما هو الحال عند شفط الحليب المخفوق باستمرار باستخدام المصاصة." [ 1 ]

في عام 2011، قام ريشرت وبيندر (في جامعة هاواي ) بدراسة السيفون مرة أخرى، وخلصا إلى أن التماسك الجزيئي ليس شرطًا أساسيًا لعمل السيفون، بل يعتمد على الجاذبية وفرق الضغط، وكتبا: "عندما يندفع السائل المُهيأ مبدئيًا على الساق الطويلة للسيفون إلى أسفل بفعل الجاذبية، فإنه يُخلف فراغًا جزئيًا يسمح للضغط عند نقطة دخول الوعاء الأعلى بدفع السائل إلى أعلى الساق على ذلك الجانب". [ 2 ]

نجح فريق بحثي مؤلف من بوترايت، وبوتيك، وليسنس، جميعهم من جامعة نوتنغهام ، في تشغيل سيفون في فراغ عالٍ، وذلك أيضًا في عام 2011. وكتبوا: "يُعتقد على نطاق واسع أن السيفون يعمل بشكل أساسي بقوة الضغط الجوي. وصفنا تجربة تُظهر أن السيفون يمكن أن يعمل حتى في ظروف الفراغ العالي. وقد تبين أن التماسك الجزيئي والجاذبية من العوامل المساهمة في تشغيل السيفون؛ ولا يُشترط وجود ضغط جوي موجب". [ 26 ]

ذكر ج. دولي من جامعة ميلرزفيل في مقال نُشر في مجلة "فيزياء اليوم" عام 2011 أن كلاً من فرق الضغط داخل أنبوب السيفون وقوة شد السائل ضروريان لكي يعمل السيفون. [ 27 ]

قام الباحث أ. ماكغواير، من جامعة هومبولت ستيت ، بدراسة التدفق في السيفونات عام 2012. وباستخدام برنامج المحاكاة متعدد الفيزياء LS-DYNA، درس بدء الضغط، والتدفق، وانتشار الضغط داخل السيفون. وخلص إلى أن: "الضغط والجاذبية والتماسك الجزيئي كلها عوامل دافعة في عمل السيفونات". [ 3 ]

في عام 2014، قام هيوز وغورونغ (في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا) بتشغيل سيفون مائي تحت ضغوط هواء متفاوتة تتراوح من مستوى سطح البحر إلى 11.9  كم (على ارتفاع 39000 قدم  . لاحظوا: "ظل التدفق ثابتًا تقريبًا أثناء الصعود، مما يشير إلى أن تدفق السيفون مستقل عن الضغط الجوي المحيط " . استخدموا معادلة برنولي ومعادلة بوازوي لدراسة فروق الضغط وتدفق السوائل داخل السيفون. وكان استنتاجهم: "يستنتج من التحليل السابق وجود اتصال تماسك مباشر بين جزيئات الماء المتدفقة داخل وخارج السيفون. وينطبق هذا على جميع الضغوط الجوية التي يكون فيها الضغط في قمة السيفون أعلى من ضغط بخار الماء، باستثناء السوائل الأيونية". [ 28 ]

المتطلبات العملية

يمكن استخدام أنبوب عادي كجهاز شفط. يتطلب ذلك استخدام مضخة خارجية لبدء تدفق السائل وتجهيز جهاز الشفط (في الاستخدام المنزلي، غالبًا ما يتم ذلك عن طريق استنشاق الشخص للسائل عبر الأنبوب حتى يمتلئ بكمية كافية منه؛ وقد يُشكل هذا خطرًا على المستخدم، اعتمادًا على نوع السائل الذي يتم شفطه). يُستخدم هذا أحيانًا مع أي خرطوم مانع للتسرب لشفط البنزين من خزان وقود السيارة إلى خزان خارجي. (غالبًا ما يؤدي شفط البنزين بالفم إلى ابتلاعه عن طريق الخطأ، أو استنشاقه إلى الرئتين، مما قد يُسبب الوفاة أو تلف الرئة. [ 29 ] ) إذا تم ملء الأنبوب بالسائل قبل رفع جزء منه فوق أعلى نقطة متوسطة، مع الحرص على إبقاء الأنبوب مغمورًا بالسائل أثناء رفعه، فلا حاجة إلى مضخة. غالبًا ما تأتي الأجهزة المُباعة كأجهزة شفط مزودة بمضخة شفط لبدء عملية الشفط.

في بعض التطبيقات، قد يكون من المفيد استخدام أنابيب سيفون لا يزيد قطرها كثيرًا عن اللازم. فاستخدام أنابيب ذات قطر كبير جدًا ثم التحكم في التدفق باستخدام صمامات أو أنابيب ضيقة يزيد من تأثير المخاوف المذكورة سابقًا بشأن تجمع الغازات أو الأبخرة في قمة السيفون، والتي تعمل على كسر الفراغ. وإذا انخفض الفراغ كثيرًا، فقد يختفي تأثير السيفون. ويبدو أن تقليل حجم الأنبوب المستخدم ليقترب من الحجم المطلوب يقلل من هذا التأثير، ويخلق سيفونًا أكثر فعالية لا يتطلب إعادة ملء وتشغيل مستمرين. في هذا السياق، عندما يكون المطلوب هو مطابقة التدفق الداخل إلى وعاء مع التدفق الخارج منه (للحفاظ على مستوى ثابت في بركة تغذيها مجرى مائي، على سبيل المثال)، يُفضل استخدام أنبوبين أو ثلاثة أنابيب متوازية منفصلة أصغر حجمًا يمكن تشغيلها حسب الحاجة، بدلًا من محاولة استخدام أنبوب واحد كبير الحجم والتحكم في تدفقه.

سيفون متقطع أوتوماتيكي

تُستخدم السيفونات أحيانًا كآلات أوتوماتيكية، في الحالات التي يُراد فيها تحويل تدفق متواصل أو تدفق صغير غير منتظم إلى تدفق كبير. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك دورات المياه العامة المزودة بمباول تُشطف بانتظام بواسطة سيفون أوتوماتيكي في خزان مياه صغير مُعلق. عند امتلاء الخزان، يُفرغ كل السائل المُخزن، ليخرج على شكل تدفق كبير، ثم يعود الخزان إلى وضعه الأصلي ويمتلئ مرة أخرى. إحدى طرق تنفيذ هذه العملية المتقطعة تتضمن آلات معقدة مثل العوامات والسلاسل والرافعات والصمامات، ولكن هذه الآلات قد تتآكل أو تتلف أو تتعطل بمرور الوقت. أما الطريقة البديلة فتعتمد على أنابيب وحجرات صلبة، حيث يُستخدم الماء نفسه في السيفون كآلية تشغيل.

يجب أن يكون السيفون المستخدم في جهاز أوتوماتيكي يعمل دون مراقبة قادرًا على العمل بكفاءة عالية دون أي أعطال. ويختلف هذا عن السيفونات ذاتية التشغيل الشائعة في العروض التوضيحية، حيث توجد أسباب قد تؤدي إلى تعطل السيفون، مما يستدعي تدخلًا يدويًا لإعادة تدفق الماء إلى وضعه الطبيعي. يمكنكم مشاهدة عرض توضيحي بالفيديو لسيفون ذاتي التشغيل هنا ، مقدم من برنامج "ذا كيوريوسيتي شو" .

أكثر الأعطال شيوعًا هو تسرب السائل ببطء، بما يتناسب مع معدل امتلاء الوعاء، مما يؤدي إلى دخول السيفون في حالة استقرار غير مرغوب فيها. يعتمد منع التسرب عادةً على مبادئ هوائية لحجز فقاعة هواء كبيرة أو أكثر في أنابيب مختلفة، تُغلق بمصائد مائية. قد تفشل هذه الطريقة إذا لم تتمكن من العمل بشكل متقطع دون وجود ماء في أجزاء من الآلية، والتي لن تُملأ إذا بدأت الآلية من حالة جافة.

تتمثل المشكلة الثانية في أن جيوب الهواء المحتبسة ستتقلص بمرور الوقت إذا لم يعمل السيفون بسبب انعدام التدفق. يمتص السائل الهواء الموجود في هذه الجيوب، مما يؤدي إلى سحب السائل إلى أعلى داخل الأنابيب حتى يختفي جيب الهواء، وقد يتسبب ذلك في تنشيط تدفق الماء خارج نطاق التشغيل الطبيعي عندما لا يكون خزان التخزين ممتلئًا، مما يؤدي إلى فقدان مانع التسرب السائل في الأجزاء السفلية من الآلية.

تتمثل المشكلة الثالثة في أن الطرف السفلي لمانع التسرب السائل يكون عبارة عن انحناء على شكل حرف U في أنبوب التصريف. أثناء التفريغ السريع، قد تدفع الحركة الديناميكية للسائل خارج أنبوب التصريف كمية كبيرة منه، مما يؤدي إلى فقدان حجم مانع التسرب في مصيدة التصريف وفقدان فقاعة الهواء المحصورة اللازمة للحفاظ على التشغيل المتقطع.

تتمثل المشكلة الرابعة في وجود ثقوب تسرب في الآلية، مصممة لإعادة ملء حجرات الإحكام المختلفة ببطء عندما يكون السيفون جافًا. قد تُسد هذه الثقوب بالشوائب والتآكل، مما يستدعي تنظيفها وتدخلاً يدويًا. ولمنع ذلك، يمكن حصر استخدام السيفون في مصادر السوائل النقية الخالية من المواد الصلبة أو الرواسب.

تم اختراع العديد من أجهزة السيفون الأوتوماتيكية التي يعود تاريخها إلى خمسينيات القرن التاسع عشر على الأقل، وذلك لآليات السيفون الأوتوماتيكية التي تحاول التغلب على هذه المشاكل باستخدام مبادئ هوائية وهيدروديناميكية مختلفة.

التطبيقات والمصطلحات

سحب البيرة بعد التخمير الأول

عند الحاجة إلى تنقية بعض السوائل، يُمكن استخدام تقنية الشفط لمنع انتقال الرواسب ( الرواسب ) أو الرغوة والشوائب ( الرغوة والشوائب الطافية) من وعاء إلى آخر. ولذلك، تُعدّ هذه التقنية مفيدة في تخمير النبيذ والبيرة، إذ تمنع دخول الشوائب غير المرغوب فيها إلى الوعاء الجديد.

يمكن استخدام أنابيب أو مواسير ذاتية الصنع لتصريف المياه من الأقبية بعد الفيضانات. يتم إنشاء وصلة بين القبو المغمور ومكان أعمق في الخارج، باستخدام أنبوب أو عدة أنابيب. تُملأ هذه الأنابيب بالماء عبر صمام سحب (في أعلى نقطة في التركيب). عند فتح طرفي الأنبوب، يتدفق الماء عبره إلى المجاري أو النهر.

ري القطن باستخدام السيفون في سانت جورج، كوينزلاند .

يُعدّ استخدام السيفون شائعًا في الحقول المروية لنقل كمية محددة من المياه من الخندق، فوق جدار الخندق، إلى الأخاديد.

تُستخدم السيفونات الكبيرة في شبكات المياه البلدية والصناعات. ويتطلب حجمها التحكم عبر صمامات عند مدخل ومخرج وقمة السيفون. ويمكن تجهيز السيفون بإغلاق المدخل والمخرج وملء السيفون عند القمة. وفي حال غمر المدخل والمخرج، يمكن استخدام مضخة تفريغ عند القمة لتجهيز السيفون. كما يمكن تجهيز السيفون بمضخة عند المدخل أو المخرج. ويُعدّ وجود الغاز في السائل مصدر قلق في السيفونات الكبيرة. [ 30 ] إذ يميل الغاز إلى التراكم عند القمة، وإذا تراكمت كمية كافية منه لقطع تدفق السائل، يتوقف السيفون عن العمل. ويزيد السيفون نفسه من تفاقم المشكلة، لأنه مع ارتفاع السائل عبره، ينخفض ​​الضغط، مما يؤدي إلى خروج الغازات المذابة من السائل. وتُسرّع درجات الحرارة المرتفعة من انطلاق الغاز من السوائل، لذا فإن الحفاظ على درجة حرارة منخفضة وثابتة يُساعد. كلما طالت مدة بقاء السائل في السيفون، زادت كمية الغاز المنطلق، لذا فإن السيفون الأقصر يُفيد عمومًا. تحبس النقاط المرتفعة الموضعية الغاز، لذا يجب أن يكون لمدخل ومخرج السيفون انحدار مستمر دون نقاط مرتفعة وسيطة. يحرك تدفق السائل الفقاعات، لذا يمكن أن يكون لمدخل السيفون انحدار طفيف لأن التدفق سيدفع فقاعات الغاز إلى القمة. في المقابل، يحتاج مخرج السيفون إلى انحدار حاد للسماح للفقاعات بالتحرك عكس تدفق السائل؛ مع أن بعض التصاميم الأخرى تتطلب انحدارًا طفيفًا في مخرج السيفون أيضًا للسماح للفقاعات بالخروج من السيفون. عند القمة، يمكن حبس الغاز في حجرة أعلى منها. يجب إعادة ملء هذه الحجرة بالسائل من حين لآخر لإزالة الغاز.

سيفون يستخدم لتخمير البيرة في المنزل

مقياس المطر ذو السيفون

مقياس المطر ذو السيفون هو مقياس مطر يسجل كمية الأمطار على مدى فترة طويلة. يُستخدم السيفون لتفريغ المقياس تلقائيًا. يُطلق عليه غالبًا اسم "مقياس السيفون"، ويجب عدم الخلط بينه وبين مقياس ضغط السيفون.

تصريف السيفون

بدأ تطبيق نظام تصريف المياه بالسيفون في العديد من الطرق السريعة اعتبارًا من عام 2022. وقد أظهرت دراسات حديثة قدرته على خفض مستوى المياه الجوفية خلف الجدران الاستنادية للطرق السريعة، دون وجود أي مؤشرات على الانسداد. ويُعتبر هذا النظام الجديد للتصريف حلاً رائدًا طويل الأمد للحد من مخاطر التسرب في الجدران الاستنادية. [ 31 ] كما يُستخدم نظام تصريف المياه بالسيفون في تصريف المنحدرات غير المستقرة، وتُستخدم أنظمة تصريف مياه الأمطار من الأسطح بالسيفون منذ ستينيات القرن الماضي. [ 32 ] [ 33 ]

مفيض السيفون

مصارف سيفونية لتصريف المياه من خزان على طول نهر بوردمن بالقرب من مدينة ترافيرس سيتي بولاية ميشيغان ، في عام 2017

لا يُعتبر المفيض السيفوني في السد سيفونًا بالمعنى الدقيق للكلمة، إذ يُستخدم عادةً لتصريف المياه المرتفعة. [ 34 ] مع ذلك، يعمل المفيض السيفوني كسيفون فعلي إذا رفع مستوى التدفق فوق سطح خزان المصدر، كما يحدث أحيانًا عند استخدامه في الري. [ 35 ] [ 21 ] أثناء التشغيل، يُصنف المفيض السيفوني ضمن فئة "التدفق الأنبوبي" أو "التدفق داخل قناة مغلقة". [ 36 ] يُضغط التدفق في المفيض العادي بارتفاع الخزان فوقه، بينما يُحدد معدل تدفق السيفون بالفرق بين ارتفاع المدخل والمخرج. تستخدم بعض التصاميم نظامًا آليًا يعتمد على تدفق الماء في دوامة حلزونية لإزالة الهواء العلوي وتجهيز السيفون. يتضمن هذا التصميم السيفون الحلزوني. [ 37 ]

مرحاض مزود بخاصية الشطف

غالباً ما يكون للمراحيض ذات نظام الشطف تأثير سيفوني أثناء تفريغ الوعاء.

تستخدم بعض المراحيض مبدأ السيفون للحصول على التدفق الفعلي من الخزان . يتم تشغيل التدفق بواسطة ذراع أو مقبض يُشغّل مضخة مكبسية بسيطة تشبه الحجاب الحاجز، ترفع كمية كافية من الماء إلى قمة السيفون لبدء تدفق الماء الذي يُفرغ محتويات الخزان بالكامل في حوض المرحاض. تكمن ميزة هذا النظام في عدم تسرب الماء من الخزان إلا عند استخدام السيفون. كانت هذه المراحيض إلزامية في المملكة المتحدة حتى عام ٢٠١١. [ ٣٨ ]

كانت المراحيض القديمة تحتوي على سيفون في الخزان يقوم بالتنظيف تلقائيًا في دورة منتظمة نظرًا لوجود تدفق مستمر من المياه النظيفة يتم تغذيته إلى الخزان بواسطة صمام مفتوح قليلاً.

الأجهزة التي لا تُعتبر سيفونات حقيقية

قهوة سيفون

ماكينة تحضير القهوة بالشفط: عند تسخينها بمصدر حرارة (أ)، يزداد ضغط البخار في الحجرة السفلية (ب)، مما يدفع الماء إلى الأسفل (ج) ويمر عبر الأنبوب المركزي إلى الحجرة العلوية (د) حيث يختلط مع حبوب البن المطحونة. وعند إزالة الحرارة، يعود الماء إلى الأسفل.

بينما يتدفق السائل من الضغط العالي إلى المنخفض عند تعرض طرفي السيفون للضغط الجوي، فإنه يتدفق من الضغط المنخفض إلى العالي عند تعرض الطرف السفلي للضغط. وعند إزالة الضغط من الطرف السفلي، ينعكس اتجاه تدفق السائل، مما يدل على أن الضغط هو المحرك الأساسي للسيفون. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك آلة تحضير القهوة بالسيفون ، والتي تعمل على النحو التالي (تختلف التصاميم؛ هذا تصميم قياسي لا يحتوي على بقايا القهوة):

  • يُملأ وعاء زجاجي بالماء، ثم يُغلق بإحكام (بحيث يكون محكم الإغلاق) بواسطة أنبوب شفط يمتد عموديًا لأعلى
  • يوضع وعاء زجاجي آخر في الأعلى، مفتوحًا للهواء الجوي – الوعاء العلوي فارغ، والوعاء السفلي مملوء بالماء
  • ثم يتم تسخين الوعاء السفلي؛ ومع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد ضغط بخار الماء (يتبخر بشكل متزايد)؛ وعندما يغلي الماء، يصبح ضغط البخار مساوياً للضغط الجوي، ومع ارتفاع درجة الحرارة فوق درجة الغليان، يتجاوز الضغط في الوعاء السفلي الضغط الجوي، ويدفع الماء لأعلى أنبوب السيفون إلى الوعاء العلوي.
  • تبقى كمية صغيرة من الماء الساخن والبخار في الوعاء السفلي ويتم الحفاظ على سخونتها، ويحافظ هذا الضغط على الماء في الوعاء العلوي
  • عندما تتم إزالة الحرارة من الوعاء السفلي، ينخفض ​​ضغط البخار، ولم يعد بإمكانه دعم عمود الماء - ثم تقوم الجاذبية (التي تؤثر على الماء) والضغط الجوي بدفع الماء مرة أخرى إلى الوعاء السفلي.

عمليًا، يُملأ الوعاء العلوي بحبوب البن المطحونة، ويُسحب البخار من الوعاء السفلي بعد انتهاء عملية التخمير. ويعني ضغط البخار عمليًا أن الماء المغلي يحوّل الماء عالي الكثافة (سائل) إلى بخار منخفض الكثافة (غاز)، مما يؤدي إلى تمدد البخار ليشغل حجمًا أكبر (أي يزداد الضغط). يدفع هذا الضغط الناتج عن تمدد البخار السائل إلى أعلى عبر السيفون؛ وعندما يتكثف البخار إلى ماء، ينخفض ​​الضغط ويتدفق السائل عائدًا إلى أسفل.

مضخة سيفون

بينما لا يستطيع السيفون البسيط إخراج السائل بمستوى أعلى من خزان المصدر، فإن جهازًا أكثر تعقيدًا يستخدم حجرة قياس محكمة الإغلاق في قمته ونظام صمامات أوتوماتيكية، يمكنه تصريف السائل بشكل مستمر، بمستوى أعلى من خزان المصدر، دون الحاجة إلى طاقة ضخ خارجية. ويتحقق ذلك رغم ما يبدو للوهلة الأولى مخالفًا لقانون حفظ الطاقة، لأنه يستفيد من طاقة كمية كبيرة من السائل المتساقط لمسافة معينة، لرفع وتصريف كمية صغيرة من السائل فوق خزان المصدر. وبالتالي، يمكن القول إنه "يتطلب" كمية كبيرة من السائل المتساقط لتوفير الطاقة اللازمة لتوزيع كمية صغيرة. يعمل هذا النظام عادةً بشكل دوري أو بنظام بدء/إيقاف، ولكنه مستمر ويعمل ذاتيًا. [ 39 ] [ 40 ] أما مضخات الكبش فلا تعمل بهذه الطريقة. فهذه المضخات هي أجهزة ضخ سيفونية حقيقية تستخدم السيفونات كمصدر للطاقة.

السيفون المقلوب

مانع تسرب الماء أسفل الحوض. يحدث السيفون العكسي أسفل الخط "أ".

إن السيفون المقلوب ليس سيفونًا، بل هو ببساطة ممر أسفل مستوى سطح السائل، مما يسمح بأن تكون ارتفاعات السطح على كلا الجانبين متساوية عند التوازن.

تُستخدم السيفونات المقلوبة الكبيرة لنقل المياه المحمولة في القنوات أو المجاري المائية عبر الوديان، لأغراض الري أو التنقيب عن الذهب. وقد استخدم الرومان سيفونات مقلوبة مصنوعة من أنابيب الرصاص لعبور الوديان التي كانت أكبر من أن تُبنى فيها قناة مائية . [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]

تُعرف السيفونات المقلوبة عادةً باسم المصائد ، وذلك لدورها في منع غازات المجاري من العودة إلى المجاري [ 44 ] ، وفي بعض الأحيان، تُسهّل استعادة الأجسام الكثيفة، مثل الخواتم والمكونات الإلكترونية، بعد سقوطها في البالوعة. [ 45 ] [ 46 ] يدفع السائل المتدفق من أحد طرفيها السائل إلى الأعلى وإلى الخارج من الطرف الآخر، بينما تتراكم المواد الصلبة كالرمل. يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية في شبكات الصرف الصحي أو العبارات التي يجب أن تمر تحت الأنهار أو غيرها من العوائق العميقة، حيث يُطلق عليها اسم "المجاري المنخفضة". [ 47 ] [ 48 ]

الارتداد العكسي

يُستخدم مصطلح "الارتداد العكسي" في مجال السباكة لوصف انعكاس تدفق المياه الطبيعي في نظام السباكة نتيجة انخفاض حاد أو سلبي في ضغط إمداد المياه ، كما هو الحال عند ارتفاع الطلب على المياه لأغراض مكافحة الحرائق ؛ [ 49 ] وهو ليس سيفونًا حقيقيًا، بل هو سحب . [ 50 ] يُعدّ الارتداد العكسي نادرًا لأنه يعتمد على مداخل مغمورة عند مخرج المياه (المنزل)، وهذه المداخل غير شائعة. [ 51 ] يجب عدم الخلط بين الارتداد العكسي والتدفق العكسي ؛ وهو التدفق العكسي للمياه من مخرج المياه إلى مدخل الإمداد نتيجة الضغط عند مخرج المياه. [ 51 ] كما تنصّ قوانين البناء عادةً على ضرورة وجود صمام عدم رجوع عند مدخل إمداد المياه إلى المبنى لمنع التدفق العكسي إلى نظام مياه الشرب .

صمام مضاد للارتداد

غالبًا ما تتضمن قوانين البناء أقسامًا محددة بشأن ارتداد المياه، وخاصةً فيما يتعلق بالصنابير الخارجية . (انظر اقتباس قانون البناء أدناه). تُعدّ أجهزة منع التدفق العكسي ، مثل صمامات منع الارتداد [ 52 ]، ضرورية في هذه التصاميم. والسبب هو أن الصنابير الخارجية قد تكون متصلة بخراطيم مغمورة في مسطح مائي خارجي، مثل بركة حديقة أو مسبح أو حوض أسماك أو غسالة ملابس. في هذه الحالات، لا يكون التدفق غير المرغوب فيه ناتجًا عن ارتداد المياه، بل عن انخفاض الضغط في خط إمداد المياه. في حال انخفاض الضغط داخل نظام إمداد المياه، قد تعود المياه الخارجية إلى نظام مياه الشرب عبر الصنبور بفعل الضغط العكسي. ومن نقاط التلوث المحتملة الأخرى مدخل المياه في خزان المرحاض. يُشترط وجود صمام منع ارتداد هنا أيضًا لمنع انخفاض الضغط في خط إمداد المياه من سحب المياه من خزان المرحاض (الذي قد يحتوي على إضافات مثل "صبغة المرحاض" [ 53 ] ) وتلويث نظام المياه. تعمل صمامات منع الارتداد كصمام أحادي الاتجاه .

تُستخدم صمامات منع الارتداد أيضًا في المجال الطبي. يُمكن علاج استسقاء الرأس ، أو تراكم السوائل الزائدة في الدماغ، باستخدام تحويلة تُصرف السائل النخاعي من الدماغ. تحتوي جميع التحويلات على صمام لتخفيف الضغط الزائد في الدماغ. قد تمتد التحويلة إلى تجويف البطن بحيث يكون مخرجها أخفض بكثير من مدخلها عندما يكون المريض واقفًا. وبالتالي، قد يحدث تأثير ارتدادي، وبدلًا من مجرد تخفيف الضغط الزائد، قد تعمل التحويلة كجهاز شفط، مما يؤدي إلى تصريف السائل النخاعي بالكامل من الدماغ. قد يُصمم الصمام الموجود في التحويلة لمنع هذا التأثير الارتدادي، بحيث لا يؤدي الضغط السلبي على مخرج التحويلة إلى تصريف زائد. فقط الضغط الإيجابي الزائد من داخل الدماغ هو ما يُفترض أن يؤدي إلى التصريف. [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]

يمنع صمام منع الارتداد في التحويلات الطبية التدفق الزائد للسائل إلى الأمام. أما في أنظمة السباكة، فيمنع هذا الصمام التدفق العكسي.

نماذج من لوائح قانون البناء المتعلقة بـ "السحب العكسي" من مقاطعة أونتاريو الكندية : [ 57 ]

7.6.2.3. الارتداد العكسي
  1. يجب حماية كل نظام مياه صالحة للشرب يزود تركيبات أو خزانات لا تخضع لضغوط أعلى من الضغط الجوي من الارتداد العكسي بواسطة مانع التدفق العكسي .
  2. في حالة توصيل مصدر مياه الشرب بغلاية أو خزان أو غلاف تبريد أو نظام رش العشب أو أي جهاز آخر قد يكون فيه سائل غير صالح للشرب تحت ضغط أعلى من الضغط الجوي أو قد يكون مخرج المياه مغمورًا في السائل غير الصالح للشرب، يجب حماية مصدر المياه من التدفق العكسي بواسطة مانع التدفق العكسي.
  3. في حالة تركيب صنبور خرطوم خارج مبنى، أو داخل مرآب، أو في حالة وجود خطر واضح للتلوث، يجب حماية نظام مياه الشرب من التدفق العكسي بواسطة مانع التدفق العكسي.

أجهزة أخرى مضادة للسحب

إلى جانب صمامات منع الارتداد، توجد أيضًا أجهزة منع الارتداد . لا يرتبط استخدام هذين النوعين من الأجهزة. يُستخدم الارتداد لسحب الوقود من الخزانات. ومع ارتفاع أسعار الوقود، ارتبط هذا الأمر في العديد من البلدان بزيادة سرقة الوقود . وتُعد الشاحنات، بخزانات وقودها الكبيرة، الأكثر عرضة لهذه السرقة. يمنع جهاز منع الارتداد اللصوص من إدخال أنبوب في خزان الوقود.

مقياس الضغط الجوي السيفوني

يُطلق مصطلح " مقياس الضغط الجوي السيفوني" أحيانًا على أبسط أنواع مقاييس الضغط الجوي الزئبقية . يتكون هذا المقياس من أنبوب متصل على شكل حرف U، بنفس القطر، مغلق من أحد طرفيه ومملوء بالزئبق. عند وضعه في الوضع الرأسي (على شكل حرف U)، يتدفق الزئبق بعيدًا عن الطرف المغلق، مُشكلاً فراغًا جزئيًا، إلى أن يتعادل مع الضغط الجوي عند الطرف الآخر. يُشتق مصطلح "سيفوني" من الاعتقاد بأن ضغط الهواء يلعب دورًا في آلية عمل السيفون. يُساوي فرق ارتفاع السائل بين ذراعي الأنبوب على شكل حرف U أقصى ارتفاع متوسط ​​للسيفون. عند استخدامه لقياس ضغوط أخرى غير الضغط الجوي، يُطلق على مقياس الضغط الجوي السيفوني أحيانًا اسم " مقياس الضغط السيفوني "؛ وهذه ليست سيفونات، بل تتبع تصميمًا قياسيًا على شكل حرف U [ 58 ]، وهو ما أدى إلى هذا المصطلح. لا تزال مقاييس الضغط الجوي السيفونية تُصنع كأجهزة دقيقة. [ 59 ] يجب عدم الخلط بين مقياس الضغط الجوي السيفوني ومقياس المطر السيفوني.، [ 60 ]

زجاجة سيفون

زجاجات السيفون

زجاجة السيفون ( وتُسمى أيضًا سيفون الصودا ، أو قديمًا السيفويد [ 61 ] ) هي زجاجة مضغوطة مزودة بفتحة تهوية وصمام. وهي ليست سيفونًا بالمعنى الحرفي، إذ يدفع الضغط داخل الزجاجة السائل إلى أعلى وخارج أنبوب. ومن أشكالها الخاصة الغازوجين .

كوب شفط

كأس السيفون هو خزان الطلاء (المعلق) المتصل بمسدس الرش، وهو ليس سيفونًا بالمعنى الحرفي، إذ تسحب مضخة التفريغ الطلاء. [ 62 ] وقد سُمّي بهذا الاسم لتمييزه عن خزانات الطلاء التي تعمل بالجاذبية. ومن الاستخدامات القديمة لهذا المصطلح، كأس الزيت الذي يُنقل منه الزيت عبر فتيل قطني أو أنبوب إلى السطح المراد تزييته، وهذا ليس سيفونًا، بل مثال على الخاصية الشعرية .

سيفون مالك الحزين

إنّ سيفون هيرون ليس سيفونًا بالمعنى الحرفي، فهو يعمل كمضخة ضغط تعمل بالجاذبية، [ 63 ] [ 64 ] ويبدو للوهلة الأولى كآلة حركة دائمة ، لكنه يتوقف عند نفاد الهواء في مضخة التعبئة. وفي تكوين مختلف قليلًا، يُعرف أيضًا باسم نافورة هيرون . [ 65 ]

سيفون فنتوري

هذا مقياس فنتوري مزود بفتحتين لقياس الضغط للهواء المحيط. يقيس هذا المقياس فرق الضغط في جزأين من سائل متدفق لحساب انخفاض الضغط الذي يتعرض له السائل. إذا تحرك هذا السائل بسرعة أكبر من الموضحة، سينخفض ​​مستوى السائل عند الفتحة اليمنى. وعندما تزداد سرعة السائل إلى الحد الذي يتوقف عنده سحبه إلى الفتحة، يتشكل سيفون. في سيفون فنتوري مفتوح للهواء المحيط، يُسحب الهواء إلى تيار السائل عند الفتحة اليمنى بينما تبقى الفتحة اليسرى ممتلئة بالسائل.

إن سيفون فنتوري ، المعروف أيضًا باسم الماص ، ليس سيفونًا بالجاذبية ولكنه شكل من أشكال مضخة التفريغ التي تستخدم تأثير فنتوري للسوائل سريعة التدفق (مثل الماء)، لإنتاج ضغوط منخفضة لسحب السوائل الأخرى.

ومن الأمثلة الشائعة على ذلك المكربن، حيث يكون السائل الأول هو الهواء والسائل الثاني هو البنزين. انظر إلى ضغط الزيت.

يُطلق على انخفاض الضغط عند عنق أنبوب فنتوري اسم "السيفون" عند إدخال سائل ثانٍ. ويُسمى "المُستَقبِل" عندما يكون السائل الأول سائلاً والسائل الثاني هواءً. يعمل المُستَقبِل نتيجةً لاختلاف سرعة السائل الأول، والذي بدوره يُسبب فرقًا في الضغط بين الهواء المحيط والسائل عند فوهة أنبوب فنتوري. بمجرد أن ينخفض ​​الضغط داخل فوهة أنبوب فنتوري إلى ما دون ضغط الهواء المحيط، يُسحب الهواء المحيط إلى السائل المتحرك حيث قد يختلط به في اتجاه مجرى أنبوب فنتوري.

نظام تصريف مياه الأمطار من الأسطح باستخدام السيفون

على الرغم من اسمها، فإن نظام تصريف مياه الأمطار السيفوني لا يعمل كسيفون؛ إذ تعتمد هذه التقنية على ضخ الفراغ بفعل الجاذبية [ 66 ] لنقل المياه أفقيًا من عدة مصارف مياه الأمطار إلى أنبوب تصريف واحد، ولزيادة سرعة التدفق. [ 67 ] تعمل الحواجز المعدنية عند مداخل مصارف مياه الأمطار على تقليل دخول الهواء، مما يزيد من كفاءة النظام. [ 68 ] من مزايا هذه التقنية انخفاض تكاليف الإنشاء مقارنةً بأنظمة تصريف مياه الأمطار التقليدية. [ 66 ] ومن المزايا الأخرى الاستغناء عن ميل الأنابيب المطلوب في أنظمة تصريف مياه الأمطار التقليدية. مع ذلك، فإن نظام الضخ بالجاذبية هذا مناسب بشكل أساسي للمباني الكبيرة، ولا يُناسب عادةً العقارات السكنية. [ 68 ]

أجهزة السحب الذاتي

يُستخدم مصطلح "السحب الذاتي" بعدة طرق. فالسوائل المكونة من بوليمرات طويلة قادرة على "السحب الذاتي" [ 69 ] [ 70 ] ، وهذه السوائل لا تعتمد على الضغط الجوي. تعمل سوائل البوليمر ذاتية السحب بنفس آلية نموذج سلسلة السحب، حيث يسحب الجزء السفلي من السلسلة باقي السلسلة إلى أعلى فوق القمة. تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم " السحب بدون أنبوب " [ 71 ] .

يُستخدم مصطلح "الشفط الذاتي" أيضاً في مواد التسويق من قِبل مُصنّعي أجهزة الشفط لوصف أجهزة الشفط المحمولة التي تحتوي على مضخة. بفضل هذه المضخة، لا حاجة إلى شفط خارجي (مثلاً من فم الشخص أو رئتيه) لبدء عملية الشفط، ولذلك يُوصف المنتج بأنه "شفط ذاتي".

إذا كان الخزان العلوي يسمح بارتفاع السائل فيه فوق مستوى قمة السيفون، فإن ارتفاع السائل في الخزان يُشغّل السيفون تلقائيًا، ويُطلق على الجهاز بأكمله اسم "سيفون ذاتي التشغيل". [ 72 ] بمجرد تشغيله، يستمر السيفون في العمل حتى ينخفض ​​مستوى السائل في الخزان العلوي عن مستوى مدخل السيفون. تُعدّ هذه السيفونات ذاتية التشغيل مفيدة في بعض مقاييس المطر والسدود.

في الطبيعة

تشريح

يُستخدم مصطلح "السيفون" لعدد من التراكيب في تشريح الإنسان والحيوان، إما بسبب وجود سوائل متدفقة أو لأن التركيب يشبه السيفون، ولكن لا يحدث فيه تأثير السيفون الفعلي: انظر السيفون (توضيح) .

دار جدلٌ حول ما إذا كانت آلية السيفون تلعب دورًا في الدورة الدموية. مع ذلك، في "الحلقة المغلقة" للدورة الدموية، تم استبعاد هذا الاحتمال؛ "على النقيض من ذلك، في الأنظمة "المغلقة"، كالدورة الدموية، لا تعيق الجاذبية التدفق الصاعد ولا تُسبب التدفق الهابط، لأن الجاذبية تؤثر بالتساوي على فرعي الدورة الصاعد والهابط"، ولكن "لأسباب تاريخية"، يُستخدم هذا المصطلح. [ 73 ] [ 74 ] إحدى الفرضيات (عام 1989) كانت وجود سيفون في الدورة الدموية للزرافة. [ 75 ] لكن بحثًا لاحقًا في عام 2004 وجد أنه "لا يوجد تدرج هيدروستاتيكي، وبما أن "سقوط" السائل لا يُساعد الفرع الصاعد، فلا وجود للسيفون. يدعم هذا المفهوم ارتفاع ضغط الدم الشرياني لدى الزرافة، وهو ضغط كافٍ لرفع الدم مترين من القلب إلى الرأس مع بقاء ضغط كافٍ لتروية الدماغ." [ 74 ] [ 76 ] ومع ذلك، حثت ورقة بحثية كُتبت في عام 2005 على إجراء المزيد من البحوث حول هذه الفرضية:

إن مبدأ السيفون ليس خاصًا بنوعٍ معين، بل ينبغي أن يكون مبدأً أساسيًا في أنظمة الدورة الدموية المغلقة. لذا، فإن أفضل طريقة لحل الجدل الدائر حول دور مبدأ السيفون هي من خلال منهج مقارن. وستكون تحليلات ضغط الدم على مجموعة متنوعة من الحيوانات ذات الأعناق والأجسام الطويلة، مع مراعاة القرابة التطورية، ذات أهمية بالغة. إضافةً إلى ذلك، ستساهم الدراسات التجريبية التي تجمع بين قياسات ضغط الدم الشرياني والوريدي، وتدفق الدم الدماغي، تحت تأثير ضغوط جاذبية مختلفة (أوضاع رأس متباينة)، في حسم هذا الجدل نهائيًا. [ 77 ]

صِنف

تُسمى بعض الأنواع نسبةً إلى السيفونات لأنها تُشبهها كليًا أو جزئيًا. والجيوسيفونات هي فطريات. وهناك أنواع من الطحالب تنتمي إلى عائلة السيفونوكلاداسيا في شعبة الكلوروفايتا [ 78 ] ، وتتميز بتراكيب أنبوبية الشكل. أما نبات رويليا فيلوزا فهو نبات استوائي من عائلة الأقنتية، ويُعرف أيضًا باسمه المرادف النباتي ، سيفوناكانثوس فيلوزوس نيس [ 79 ] .

الجيولوجيا

في علم الكهوف، السيفون أو الحوض هو ذلك الجزء من ممر الكهف الذي يقع تحت الماء والذي يتعين على مستكشفي الكهوف الغوص من خلاله للتقدم أكثر في نظام الكهف ، ولكنه ليس سيفونًا فعليًا.

الأنهار

يحدث السيفون النهري عندما يمر جزء من تدفق المياه أسفل جسم مغمور كالصخرة أو جذع الشجرة. قد تكون المياه المتدفقة أسفل العائق قوية للغاية، وبالتالي قد تشكل خطراً كبيراً على رياضة التجديف بالكاياك، والتسلق في الوديان، وغيرها من الرياضات المائية النهرية.

شرح باستخدام معادلة برنولي

يمكن تطبيق معادلة برنولي على السيفون لاستنتاج معدل التدفق المثالي والارتفاع الأقصى النظري.

مثال على سيفون مع شروح لوصف معادلة برنولي
لنفترض أن سطح الخزان العلوي هو الارتفاع المرجعي.
لنفترض أن النقطة A هي نقطة بداية السيفون، مغمورة داخل الخزان الأعلى وعلى عمق − d أسفل سطح الخزان العلوي.
لنفترض أن النقطة B هي أعلى نقطة متوسطة على أنبوب السيفون على ارتفاع + h B فوق سطح الخزان العلوي.
لنفترض أن النقطة C هي نقطة تصريف السيفون على ارتفاع − h C أسفل سطح الخزان العلوي.

معادلة برنولي:

v22+زy+Pρ=جoنsتأنت{\displaystyle {v^{2} \over 2}+gy+{P \over \rho }=\mathrm {constant} }
v{\displaystyle v\;}= سرعة المائع على طول خط الانسياب
ز{\displaystyle g\;}= تسارع الجاذبية نحو الأسفل
y{\displaystyle y\;}= الارتفاع في مجال الجاذبية
P{\displaystyle P\;}= الضغط على طول خط الانسياب
ρ{\displaystyle \rho \;}= كثافة السائل

نطبق معادلة برنولي على سطح الخزان العلوي. من الناحية النظرية، ينخفض ​​السطح أثناء تصريف الخزان العلوي. مع ذلك، سنفترض في هذا المثال أن الخزان لانهائي، ويمكن اعتبار سرعة السطح صفرًا. علاوة على ذلك، فإن الضغط عند كل من السطح ونقطة الخروج C هو الضغط الجوي. وبالتالي:

قم بتطبيق معادلة برنولي على النقطة A عند بداية أنبوب السيفون في الخزان العلوي حيث P = PA و v = vA و y = − d

طبّق معادلة برنولي على النقطة B عند أعلى نقطة متوسطة في أنبوب السيفون حيث P = P B و v = v B و y = h B

طبّق معادلة برنولي على النقطة C حيث يفرغ السيفون. حيث v = v C و y = − h C. علاوة على ذلك، فإن الضغط عند نقطة الخروج هو الضغط الجوي. وبالتالي:

سرعة

بما أن السيفون نظام واحد، فإن الثابت في المعادلات الأربع جميعها متساوٍ. وبمساواة المعادلتين 1 و4 نحصل على:

022+ز(0)+Pأتمρ=vج22-زحج+Pأتمρ{\displaystyle {0^{2} \over 2}+g(0)+{P_{\mathrm {atm} } \over \rho }={v_{C}^{2} \over 2}-gh_{C}+{P_{\mathrm {atm} } \over \rho }}

حل لإيجاد قيمة v C :

سرعة السيفون:
vج=2زحج{\displaystyle v_{C}={\sqrt {2gh_{C}}}}

تعتمد سرعة السيفون كليًا على فرق الارتفاع بين سطح الخزان العلوي ونقطة التصريف. لا يؤثر ارتفاع النقطة المتوسطة العالية، h<sub> B </sub>، على سرعة السيفون. مع ذلك، ولأن السيفون نظام واحد، فإن v<sub> B</sub> = v<sub> C </sub>، وبالتالي فإن النقطة المتوسطة العالية تحد من السرعة القصوى. لا يمكن خفض نقطة التصريف إلى ما لا نهاية لزيادة السرعة. تحد المعادلة 3 السرعة للحفاظ على ضغط موجب عند النقطة المتوسطة العالية لمنع التكهف . يمكن حساب السرعة القصوى بدمج المعادلتين 1 و3.

022+ز(0)+Pأتمρ=vب22+زحب+Pبρ{\displaystyle {0^{2} \over 2}+g(0)+{P_{\mathrm {atm} } \over \rho }={v_{B}^{2} \over 2}+gh_{B}+{P_{B} \over \rho }}

بوضع P B = 0 وحل المعادلة لإيجاد v max :

أقصى سرعة للسيفون:
vمأx=2(Pأتمρ-زحب){\displaystyle v_{\mathrm {max} }={\sqrt {2\left({P_{\mathrm {atm} } \over \rho }-gh_{B}\right)}}}

لا يؤثر عمق نقطة دخول السيفون الأولية في الخزان العلوي (-d) على سرعة السيفون. ولا يفرض القانون 2 أي حد لعمق نقطة بدء السيفون، حيث يزداد الضغط PA مع العمق d . ويعني هذان العاملان أنه بإمكان مشغل السيفون سحب الماء من قاع الخزان العلوي أو من أعلاه دون التأثير على أداء السيفون.

هذه المعادلة لحساب السرعة هي نفسها معادلة أي جسم يسقط من ارتفاع h C. تفترض هذه المعادلة أن P C هو الضغط الجوي. إذا كانت نهاية السيفون أسفل السطح، فلا يمكن استخدام الارتفاع إلى نهاية السيفون؛ بل يجب استخدام فرق الارتفاع بين الخزانات.

أقصى ارتفاع

على الرغم من أن السيفونات يمكن أن تتجاوز الارتفاع البارومتري للسائل في ظروف خاصة، على سبيل المثال عندما يتم إزالة الغازات من السائل ويكون الأنبوب نظيفًا وأملسًا، [ 80 ] بشكل عام يمكن إيجاد الحد الأقصى العملي للارتفاع على النحو التالي.

بمساواة المعادلتين 1 و3 مع بعضهما البعض نحصل على:

022+ز(0)+Pأتمρ=vب22+زحب+Pبρ{\displaystyle {0^{2} \over 2}+g(0)+{P_{\mathrm {atm} } \over \rho }={v_{B}^{2} \over 2}+gh_{B}+{P_{B} \over \rho }}

يحدث أقصى ارتفاع للنقطة العالية المتوسطة عندما يكون الضغط عند تلك النقطة صفرًا؛ في الحالات النموذجية، سيؤدي ذلك إلى تكوّن فقاعات في السائل، وإذا تضخمت هذه الفقاعات لتملأ الأنبوب، فسوف ينكسر السيفون. ضبط P B = 0:

Pأتمρ=vب22+زحب{\displaystyle {P_{\mathrm {atm} } \over {\rho }}={v_{B}^{2} \over 2}+gh_{B}}

إيجاد قيمة h B :

الارتفاع العام للسيفون:
حب=Pأتمρز-vب22ز.{\displaystyle h_{B}={P_{\mathrm {atm} } \over \rho g}-{v_{B}^{2} \over 2g}.}

وهذا يعني أن ارتفاع النقطة العالية المتوسطة محدود بسبب الضغط على طول خط الانسياب الذي يكون دائمًا أكبر من الصفر.

أقصى ارتفاع للسيفون:
حب،مأx=Pأتمρز{\displaystyle h_{B\mathrm {,max} }={P_{\mathrm {atm} } \over \rho g}}

هذا هو أقصى ارتفاع يمكن أن يعمل عنده السيفون. بالتعويض بالقيم، نحصل على حوالي 10 أمتار (33 قدمًا) للماء، و 0.76 متر (760 ملم؛ 30 بوصة) للزئبق ، وفقًا لتعريف الضغط القياسي . نسبة الارتفاعات (حوالي 13.6) تساوي نسبة كثافة الماء إلى كثافة الزئبق (عند درجة حرارة معينة). طالما تحقق هذا الشرط (ضغط أكبر من الصفر)، فإن التدفق عند مخرج السيفون لا يزال محكومًا فقط بفرق الارتفاع بين سطح المصدر والمخرج. حجم السائل في الجهاز غير ذي صلة طالما بقي ضغط السائل أعلى من الصفر في كل قسم. ولأن الضغط ينخفض ​​مع زيادة السرعة، يمكن أن يكون للسيفون الساكن (أو المانومتر) ارتفاع أعلى قليلًا من السيفون المتدفق.    

التشغيل في الفراغ

أظهرت التجارب أن السيفونات يمكنها العمل في الفراغ، عن طريق التماسك وقوة الشد بين الجزيئات، شريطة أن تكون السوائل نقية وخالية من الغازات وأن تكون الأسطح نظيفة للغاية. [ 4 ] [ 81 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 26 ]

يُعرّف قاموس أكسفورد الإنجليزي (OED) كلمة " سيفون " في مدخلها المنشور عام 1911، بأنها تعمل بضغط الهواء . وقد انتقد ستيفن هيوز، من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا، هذا التعريف في مقال نُشر عام 2010 [ 21 ] ، والذي حظي بتغطية إعلامية واسعة. [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ] وذكر محررو قاموس أكسفورد الإنجليزي: "لا يزال الجدل قائمًا بين العلماء حول الرأي الصحيح... ونتوقع أن يعكس هذا النقاش في المدخل المُحدّث بالكامل لكلمة "سيفون"، والمقرر نشره لاحقًا هذا العام." [ 89 ] وواصل هيوز الدفاع عن رأيه في السيفون في منشور نُشر أواخر سبتمبر على مدونة أكسفورد. [ 90 ] أما تعريف قاموس أكسفورد الإنجليزي لعام 2015 فهو:

أنبوب يُستخدم لنقل السائل من خزان إلى أعلى ثم إلى مستوى أدنى تلقائيًا. بمجرد دفع السائل إلى داخل الأنبوب، عادةً عن طريق الشفط أو الغمر، يستمر التدفق دون مساعدة.

تصف موسوعة بريتانيكا حاليًا السيفون على النحو التالي:

السيفون، أو السيفون، هو أداة، عادةً ما تكون على شكل أنبوب مثنيّ ليشكّل ساقين غير متساويتين في الطول، لنقل السوائل فوق حافة وعاء وتوصيلها إلى مستوى أدنى. يمكن أن تكون السيفونات بأي حجم. يعتمد عملها على تأثير الجاذبية (وليس، كما يُعتقد أحيانًا، على فرق الضغط الجوي؛ فالسيفون يعمل في الفراغ) وعلى قوى التماسك التي تمنع أعمدة السائل في ساقي السيفون من الانكسار تحت وزنها. عند مستوى سطح البحر، يمكن رفع الماء لأكثر من 10 أمتار (33 قدمًا) بقليل بواسطة السيفون. في الهندسة المدنية، تُستخدم أنابيب تُسمى السيفونات المقلوبة لنقل مياه الصرف الصحي أو مياه الأمطار تحت الجداول، أو في قنوات الطرق السريعة، أو في المنخفضات الأخرى في الأرض. في السيفون المقلوب، يملأ السائل الأنبوب بالكامل ويتدفق تحت ضغط، على عكس التدفق الجاذبي في القنوات المفتوحة الذي يحدث في معظم شبكات الصرف الصحي أو مياه الأمطار. [ 91 ]

المعايير في الهندسة أو الصناعة

تنشر الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) المعيار الثلاثي المنسق التالي:

  • معيار ASSE 1002/ASME A112.1002/CSA B125.12 بشأن متطلبات الأداء لصمامات التعبئة المضادة للارتداد (صمامات الكرة) لخزانات تدفق مياه المراحيض التي تعمل بالجاذبية

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 راميت، جوشوا ج.؛ راميت، ريتشارد و. (يوليو 2011). "مفاهيم السيفون قيد الدراسة: سيفون غاز ثاني أكسيد الكربون والسيفونات في الفراغ". تعليم الفيزياء . 46 (4): 412-416 . Bibcode : 2011PhyEd..46..412R . doi : 10.1088/0031-9120/46/4/006 . S2CID 120194913 . أيقونة الوصول المفتوح
  2. 1 2 3 4 5 6 7 ريشرت، أليكس؛ بيندر، ب.-م. (فبراير 2011). "السيفونات، نظرة جديدة" (ملف PDF) . مُعلِّم الفيزياء . 49 (2): 78. Bibcode : 2011PhTea..49...78R . doi : 10.1119/1.3543576 .بيان صحفي خاص بهذا المقال: "دحض مزاعم السيفون" (بيان صحفي). جامعة هاواي في هيلو. 19 يناير 2011.
  3. 1 2 ماكغواير، آدم (2 أغسطس 2012). "حول فيزياء السيفونات" (ملف PDF) . المؤسسة الوطنية للعلوم. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 5 مايو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 مايو 2014 .
  4. 1 2 3 4 مينور، رالف سميث (1914). "هل يتدفق السيفون في الفراغ! إجابات تجريبية" (ملف PDF) . مجلة العلوم والرياضيات المدرسية . 14 (2): 152-155 . doi : 10.1111/j.1949-8594.1914.tb16014.x
  5. 1 2 بوترايت، أ.؛ هيوز، س.؛ باري، ج. (2015-12-02). "الحد الأقصى لارتفاع السيفون" . التقارير العلمية . 5 (1) 16790. Bibcode : 2015NatSR...516790B . doi : 10.1038 / srep16790 . ISSN 2045-2322 . PMC 4667279. PMID 26628323 .   
  6. 1 2 ميشيلز، جون (1902). العلم . الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم. ص 152. تم الاسترجاع في 15 أبريل 2018 - عبر أرشيف الإنترنت. دوان سيفون 1902. 
  7. 1 2 3 4 5 6 نوكس، م. س. (1948). "السيفونات الفراغية" (ملف PDF) . مجلة مراجعة العلوم المدرسية . 29 : 233. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 29-07-2013. 
  8. ١ ٢ الماء يتدفق لأعلى ٢٤ مترًا ليس سحرًا، بل علم! جاذبية الحياة (الجزء ٣) على يوتيوب
  9. ↑ تجربة مذهلة لسلسلة الخرز بالحركة البطيئة | الحركة البطيئة | قناة Earth Unplugged على يوتيوب .
  10. ↑ صبّ وسحب الغاز على يوتيوب
  11. ↑ شيبر، فرانك (28 مارس 2011). "صناعة النبيذ في مصر القديمة: 2000 عام قبل ميلاد المسيح" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه في 6 مارس 2023 .
  12. 1 2 آشر، أبوت بايسون (15 أبريل 2018). تاريخ الاختراعات الميكانيكية . شركة كورير. ص 93. ISBN  978-0-4862-5593-4.
  13. ↑ دورا ب. كراوتش (1993). " إدارة المياه في المدن اليونانية القديمة ". مطبعة جامعة أكسفورد، الولايات المتحدة الأمريكية . صفحة 119. ISBN 0-19-507280-4.
  14. ↑ "علم الهواء في كتاب هيرو الإسكندري" . himedo.net . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2018 .
  15. ↑ بنو موسى (1979). كتاب الحيال . ترجمة دونالد روتليدج هيل . سبرينغر . ص 21. ISBN  978-90-277-0833-5.
  16. ↑ "تاريخ العلوم والتكنولوجيا في الإسلام" . www.history-science-technology.com . تاريخ الاطلاع: 15 أبريل 2018 .
  17. 1 2 كالفيرت (2000) . "أقصى ارتفاع يمكن رفع الماء إليه بواسطة مضخة شفط" .
  18. 1 2 3 4 5 "فيزيائي من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا يصحح قاموس أكسفورد الإنجليزي (مع فيديو)" . phys.org .
  19. 1 2 "تشبيه البكرة لا يصلح لكل سيفون" .
  20. ↑ سميث، أندرو م. (1991). "الضغط السلبي الناتج عن ممصات الأخطبوط: دراسة لقوة شد الماء في الطبيعة" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 157 (1): 257-271 . Bibcode : 1991JExpB.157..257S . doi : 10.1242/jeb.157.1.257 .
  21. ١ ٢ ٣ ٤ هيوز، ستيفن و. (مارس ٢٠١٠). "مثال عملي على عمل السيفون" . تعليم الفيزياء . ٤٥ (٢). دار نشر IOP: ١٦٢-١٦٦ . Bibcode : 2010PhyEd..45..162H . doi : 10.1088/0031-9120/45/2/006 . ISSN 0031-9120 . S2CID 122367587 .  
  22. ↑ بوترايت، أ.؛ هيوز، س.؛ باري، ج. (2 ديسمبر 2015). " الحد الأقصى لارتفاع السيفون" . مجلة نيتشر . 5 16790. رمز Bibcode : 2015NatSR...516790B . doi : 10.1038/srep16790 . PMC 4667279. PMID 26628323 .  
  23. ↑ كالفيرت (2000) . "السيفون" .
  24. ↑ بوتر، أ.؛ بارنز، ف.هـ. (1 سبتمبر 1971). "السيفون" . تعليم الفيزياء . 6 (5): 362-366 . Bibcode : 1971PhyEd...6..362P . doi : 10.1088/0031-9120/6/5/005 .أيقونة الوصول المفتوح
  25. ↑ هيوز، ستيفن و. (مايو 2011). "السيفون السري" (ملف PDF) . تعليم الفيزياء . 46 (3): 298-302 . Bibcode : 2011PhyEd..46..298H . doi : 10.1088/0031-9120/46/3/007 . S2CID 122754077 . أيقونة الوصول المفتوح
  26. 1 2 بوترايت، أدريان ل. (2011). "هل يمكن استخدام السيفون في الفراغ؟". مجلة التعليم الكيميائي . 88 (11): 1547-1550 . Bibcode : 2011JChEd..88.1547B . doi : 10.1021/ed2001818 .
  27. ↑ دولي، جون دبليو (2011). "السحب السائل - موضوع بالغ الأهمية" . فيزياء اليوم . 64 (8): 10. Bibcode : 2011PhT....64h..10D . doi : 10.1063/PT.3.1199 .
  28. ↑ هيوز، ستيفن؛ غورونغ، سوم (22 أبريل 2014). "استكشاف الحدود الفاصلة بين السيفون ومقياس الضغط الجوي في غرفة الضغط المنخفض" . التقارير العلمية . 4 (1): 4741. Bibcode : 2014NatSR...4.4741H . doi : 10.1038/srep04741 . PMC 3994459. PMID 24751967 .  
  29. ↑ "صحيفة بيانات سلامة المواد للبنزين الخالي من الرصاص متوسط ​​الجودة" (ملف PDF) . 28 نوفمبر 2006. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 28-05-2008.
  30. ↑ "السيفونات لأنظمة معالجة الجيوسيفون" . sti.srs.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2010 .
  31. ↑ يان، شين؛ زان، وي؛ هو، تشي؛ وانغ، لي؛ يو، يي تشيانغ؛ شياو، دان تشيانغ (2022-12-01). "دراسة تجريبية حول قدرة نظام الصرف السيفوني على مقاومة الانسداد وتطبيقاته الهندسية" . التربة والأساسات . 62 (6) 101221. Bibcode : 2022SoFou..6201221Y . doi : 10.1016/j.sandf.2022.101221 . ISSN 0038-0806 . S2CID 252793321 .  
  32. ↑ إدارة مجموعة WJ (7 يوليو 2015). "صرف المياه بالشفط" . مجموعة WJ . تاريخ الاسترجاع: 10 فبراير 2023 .
  33. ↑ "أنظمة تصريف مياه الأمطار من الأسطح باستخدام السيفون" . www.ntotank.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 فبراير 2023 .
  34. ↑ سميث، دبليو. بي. (29 يوليو 2005). "مفيض السيفون - بدء تشغيل السيفونات تلقائيًا" . www.vl-irrigation.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .  
  35. ↑ «عملية إعادة ملء بحيرة بوني جارية» . www.abc.net.au. 26 نوفمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  36. ↑ "Hm16036e.vp" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 8 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2021 .
  37. ↑ راو، جوفيندا ن. س. (2008). "تصميم السيفون الحلزوني" (ملف PDF) . مجلة المعهد الهندي للعلوم . 88 (3): 915-930 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 20-12-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2013 . 
  38. ↑ "السيفون مقابل تدفق الصمام - مركز المعلومات" . مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2018 .
  39. ↑ "تحسين مضخات السيفون" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  40. ↑ "مضخة سيفون مزودة بحجرة قياس" . تم الاطلاع عليها بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  41. ↑ "موسوعة أكوا، قاموس مصور للقنوات المائية الرومانية: السيفونات" . www.romanaqueducts.info . تاريخ الاطلاع: 15 أبريل 2018 .
  42. ↑ "السيفون المقلوب للقنوات الرومانية - منتدى العلوم العارية" . www.thenakedscientists.com . تاريخ الاطلاع: 15 أبريل 2018 .
  43. ↑ "السيفونات في القنوات الرومانية (والهيلينية)" . www.romanaqueducts.info . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  44. ↑ كارتر، تيم (26 يناير 2017). "روائح المجاري في الحمام - اسأل البنّاء" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  45. ↑ "مصائد الصرف الصحي تحمي من غازات المجاري" . الصفحة الرئيسية لموقع About.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 23 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  46. ↑ "كيفية استعادة غرض سقط في بالوعة حوض المطبخ - نجار من كونكورد" . www.aconcordcarpenter.com . 26 ديسمبر 2011. تاريخ الاطلاع: 15 أبريل 2018 .
  47. ↑ "السيفون المقلوب. المجاري المنخفضة. حسابات التصميم" . www.lmnoeng.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  48. ↑ "قانون ولاية أريزونا الإداري، الباب 18. جودة البيئة، الفصل 9. إدارة جودة البيئة، المادة 3. تصاريح حماية طبقات المياه الجوفية، الجزء هـ. النوع 4 من التصاريح العامة" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 13 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يناير 2015 .
  49. ↑ بو، وينغ. "ما هو الارتداد العكسي وأسبابه؟ - أسئلة وأجوبة حول المياه - منع الارتداد العكسي - المياه / مياه الصرف الصحي - مركز العمليات" . www.grimsby.ca . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 أبريل 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  50. ↑ "مياه الشرب - التدفق العكسي والارتداد العكسي" . water.ky.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  51. 1 2 "معلومات حول أنظمة المياه العامة" (ملف PDF) . وكالة حماية البيئة الأمريكية . 21 سبتمبر 2015. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 5 يناير 2015. تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2018 .
  52. ↑ "علم المراحيض... نظام منع الارتداد يحتاج إلى شرح" . www.toiletology.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 مايو 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2010 .
  53. ↑ "منظف مرحاض أزرق - سويت لو" . www.cleaningshop.com.au . شركة كلينرز سوبر ماركت المحدودة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  54. ^ توكورو، كازوهيكو؛ تشيبا، ياسوهيرو؛ آبي، هيرويوكي؛ تاناكا، نوبوماسا؛ ياماتاكي، أكيرا؛ كانو، هيروشي (1994). "أهمية الأجهزة المضادة للسيفون في علاج استسقاء الرأس عند الأطفال". الجهاز العصبي للطفل . 10 (4): 236– 8. دوى : 10.1007 / BF00301160 . بميد 7923233 . S2CID 25326092 .  
  55. ↑ "استسقاء الدماغ والتحويلات في الأشخاص المصابين بالسنسنة المشقوقة" (بيان صحفي). جمعية السنسنة المشقوقة الأمريكية. 2009. مؤرشف من الأصل في 28 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 9 نوفمبر 2010 .
  56. ↑ زيماك، غوران؛ رومنر، بيرتيل (1999). "سبع سنوات من الخبرة السريرية مع صمام كودمان حكيم القابل للبرمجة: دراسة استرجاعية لـ 583 مريضًا" . مجلة Neurosurgical Focus . 7 (4): 941-948 . doi : 10.3171/foc.1999.7.4.11 .
  57. ↑ "الجزء 4: التصميم الإنشائي" . مؤرشف من الأصل في 28 مايو 2004.
  58. ↑ "مقياس ضغط السيفون - 910.15 - WIKA أستراليا" . www.wika.com.au. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  59. ↑ "مقياس الضغط الجوي ذو السيفون" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2015-01-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2015-01-05 .
  60. ↑ "مقياس المطر المتدفق" . www.axinum.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  61. ↑
  62. ↑ "الجاذبية أم السيفون؟ - نصائح دون للرسم بالبخاخة" . sites.google.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  63. ↑ غرينسليد، توماس ب. الابن. "نافورة البطل" . physics.kenyon.edu . مؤرشف من الأصل في 21 يناير 2020. تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2018 .
  64. ↑ أغبانلوغ، روجيليو كابانغ؛ تشين، غوانغمينغ (2014). "محطة طاقة كهرومائية صغيرة بمصدر طاقة مياه مُعاد تدويرها" . في: غوان، ي.؛ لياو، هـ. (محرران). وقائع مؤتمر بحوث الهندسة الصناعية وهندسة النظم لعام 2014. معهد مهندسي الصناعة وهندسة النظم. ص 2145 وما بعدها. 
  65. ^ كيزراشفيلي، ر.يا. سابوجنيكوف، أ. (2003). "النافورة السحرية". أرخايف : الفيزياء/0310039v1 .
  66. 1 2 "تصميم وعقد حلول السيفون" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 27-02-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 05-01-2015 .
  67. ↑ "التصريف السيفوني بالتدفق الكامل: شرح السيفوني" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2015-01-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2015-01-05 .
  68. 1 2 "نظام تصريف مياه الأمطار السيفوني يخرج من الأعلى" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10-09-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 05-01-2015 .
  69. ↑ "عروض توضيحية في الفيزياء - الضوء" . sprott.physics.wisc.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2010 .
  70. ↑ كلية الكيمياء . Chem.soton.ac.uk. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 نوفمبر 2010.
  71. ↑ عرض توضيحي لتقنية السيفون بدون أنبوب وتقنية النفخ بالقالب ، كريستوفر دبليو. ماكمين وغاريث إتش. ماكينلي، 26 سبتمبر 2004
  72. ↑ "سيفون" . Grow.arizona.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2004-06-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 نوفمبر 2010 .
  73. ↑ جيسولف، جانيك (25 فبراير 2005). "تأثيرات الجاذبية على الدورة الدموية" (ملف PDF) . التغيرات الوضعية لدى الإنسان: تأثيرات الجاذبية على الدورة الدموية (ملف PDF) (أطروحة). جامعة أمستردام. الصفحات 7-12 . hdl : 11245/1.239323 . ISBN  978-90-901905-70. OCLC 6893398534 . 
  74. 1 2 جيسولف، ج.؛ جيسولف، أ.؛ فان ليسهوت، ج. ج.؛ كاريميكر، ج. م. (2005). "جدل السيفون: تكامل المفاهيم والدماغ كحاجز". المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الأعضاء التنظيمي والتكاملي والمقارن . 289 (2). الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء: R627– R629. doi : 10.1152/ajpregu.00709.2004 . ISSN 0363-6119 . PMID 16014453 .  
  75. ↑ هيكس، جيه دبليو؛ بادير، إتش إس (فبراير 1989). "آلية السيفون في الأنابيب القابلة للطي: تطبيق على الدورة الدموية في رأس الزرافة". المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء . 256 (2 الجزء 2): R567–71. doi : 10.1152/ajpregu.1989.256.2.R567 . PMID 2916707 . 
  76. ↑ سيمور، آر إس؛ جوهانسن، ك (1987). "تدفق الدم صعودًا وهبوطًا: هل يُسهّل السيفون الدورة الدموية فوق القلب؟". علم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية المقارنة أ . 88 (2): 167-170 . doi : 10.1016/0300-9629(87)90465-8 . PMID 2890463 . 
  77. ↑ هيكس، جيمس دبليو؛ مونيس، جيمس آر (2005). "وجهة نظر مضادة في جدل السيفون: ليس بالضرورة أن يكون الدماغ "محيرًا"المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الأعضاء التنظيمي والتكاملي والمقارن . 289 (2). الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء: R629– R632 . doi : 10.1152/ajpregu.00810.2004 . ISSN 0363-6119 . PMID 16014454 .  
  78. ^ "فلورا دا باهيا: Siphonocladaceae" . تم الاسترجاع بتاريخ 2021-11-19 .
  79. ↑ "Flora brasiliensis, CRIA" . florabrasiliensis.cria.org.br . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  80. ↑ "تدفق المياه إلى ارتفاع 24 متراً ليس سحراً، بل علماً! جاذبية الحياة (الجزء 3)" . يوتيوب . 24 أغسطس 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2014 .
  81. ↑ "السيفون في الفراغ - الجدول الدوري للفيديوهات" . 10 أكتوبر 2011. مؤرشف من الأصل في 2021-12-12 – عبر www.youtube.com.
  82. ↑ "مفاهيم السيفون" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2012-10-09.
  83. ↑ غانسي، س؛ يغورينكوف، ف (2008). "الجوانب التاريخية والتربوية لآلة متواضعة". المجلة الأوروبية للفيزياء . 29 (3): 421-430 . Bibcode : 2008EJPh...29..421G . doi : 10.1088/0143-0807/29/3/003 . S2CID 119563871 . 
  84. ↑ نوكس إم سي (1948). "السيفونات الفراغية". المجلة الأمريكية للفيزياء 16 : 254.
  85. ↑ فيزيائي من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا يصحح قاموس أكسفورد الإنجليزي
  86. ↑ "أخبار AOL: على مدى 99 عامًا، أخطأ قاموس أكسفورد الإنجليزي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14-05-2010.
  87. ↑ كاليجيروس، ماريسا (10 مايو 2010). "خطأ في القاموس يمر دون أن يلاحظه أحد لمدة 99 عامًا" . صحيفة بريسبان تايمز .
  88. ↑ مالكين، بوني (11 مايو 2010). "فيزيائي يكتشف خطأً عمره 99 عامًا في قاموس أكسفورد الإنجليزي" . صحيفة ديلي تلغراف (لندن) .
  89. ↑ "حول تعريف "السيفون""" . مدونة مطبعة جامعة أكسفورد . مطبعة جامعة أكسفورد . 21 مايو 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2010. "
  90. ↑ "حول تعريف "السيفون" - مدونة مطبعة جامعة أكسفورد" . 21 مايو 2010. تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2018 .
  91. ↑ "السيفون - أداة" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .