關于為何泵最多只能吸十米火柱想到的。
大三學習了一門課程《泵與水廠》，上面談到了泵理論上最多只能將水吸上十米高空，而泵的揚程卻可以達到一百多米，我特別想不通，為何可以將水推送至一百多米高空，卻只能吸十米高的水？當初學習虹吸管原理時我就被這一現象所蒙蔽，虹吸管可以讓水不依靠外力情況下自流，但為何它也只能將水最多提升十米？我帶著這兩個問題進行了一番思索與查閱，最終找到了問題的答案。
在解決上述問題前我想先說說我們初小學數學的學習，由于我們常常忽視了這些最簡單的數學知識所蘊涵的巨大力量。以前在小學時學習了一個數學定理深深的改變了我的世界觀，古埃及哲學家亞里士多德提出：必須有力作用在物體上，物體就會運動，沒有力的作用，物體才會最終停出來。這句話說得多么正確，以至于我聽一遍就相信了。但是有個叫牛頓的家伙，提出了個叫牛頓第一定理的東西大氣壓強是誰發現的，完全把他證實了，說哪些“一切物體在沒有遭到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態”，這一聽就是個鬼話，簡直在胡說，如何可能是這個樣子呢，于是我懷疑這個理論有一年多時間，并一直覺得這個在課本里的推論是錯誤的。當我后來理解了牛頓第一定理時，我第一次被數學學深深驚艷，它讓我用一種科學的思維去重新看待這個世界，這個世界是與我們平時狀態下看起來完全不同的世界，不可思議而又合乎情理，這便是科學的魅力！
言歸正傳，在中學時我們還簡單的學習了“大氣壓”這個概念，這個“大氣壓”就是解決上述泵為何只能吸十米火柱問題的關鍵所在。定義告訴我們：大氣浮力是指月球上的空氣形成的浮力，月球表面的空氣遭到重力作用，由此而形成了大氣壓。也就是說我們都生活在大氣壓下，而這個大氣壓似乎十分特別的大，但我們卻覺得不到。之所以覺得不到，是由于我們身體內部也有大氣壓，內外抵消所以沒有覺得。所以把你忽然放在太空中，你的身體外部浮力忽然消失，而你的身體內部卻還有浮力，并且很大很大的，這么你才會……爆炸而死，這就是為何宇航員上太空要穿宇航服的誘因了。我們不能光空想，歷史上也有人做實驗去驗證了大氣浮力的存在和大氣浮力究竟有多么強悍。1654年格里克在美國馬德堡作了知名的馬德堡半球實驗，有力的證明了大氣浮力的存在，這個實驗就是把兩個半球里的氣抽光，之后兩個半球就被吸走了，用幾匹馬都拉不開。從傳統的觀念上我們覺得球是被吸走的，為何被吸走了呢，上面真空沒氣了，就被吸走了唄。但是科學又重重的打了我們一記耳光，球不是自己夾住的，而是被周圍的大氣擋住而打不開，這個實驗足以讓人們明白大氣壓究竟有多么強悍。但是我們都是不長記性的人，我們仍然用自己既定的思維去看待事物，我們寧可相信有“吸”，也不相信是“壓”在起作用。可事實是大氣壓強是誰發現的，我們必須換種思維去看待這個世界，這個世界根本不存在“吸”，所有的“吸”都是“壓”的表象罷了。
假如你把一根試管裝滿水倒置在水箱中，這么試管里將飽含水，而且這種水不會落出來，不要再覺得管子自己會吸水所以水不會掉出來，正確的解釋是：由于水管里沒有二氧化碳，即沒有大氣壓，所以外部大氣壓將水壓到了半空中。但大氣浮力總得有個限度吧，17世紀荷蘭科學家托里拆利在一根1米長的細玻璃管中注滿水銀倒置在盛有水銀的水槽中，發覺玻璃管中的水銀大概增長了24分米后就不再增長了。這24分米的空間無空氣步入，是真空。托里拆利據此推測大氣的浮力就等于水銀柱的寬度，這就是知名的托里拆利實驗。這個實驗告訴我們大氣浮力有多大，有才能將水銀壓高至760毫米高這么大，這么假如壓水能將水壓多高呢？沒錯，剛好能將水壓至10米的高度，假如按這個實驗的方式做，低于10米的火柱上便捷是真空。雖然我們也可以用估算的方式得出，液體形成的浮力由高度和密度決定，水銀的密度是13.6×10^3千克/立方米，水的密度是1×10^3千克/立方米，換算成水的高度就是13.6×0.76米=10.336米，我們通常將其近似為10米。其實，這也是為何一個標準大氣壓可以用一個十米火柱表示的理論解釋。
如今我們可以解釋為何電機最多只能吸上10米高的水了，但是現實中因為能量損失和密封性問題，通常只能吸7米左右。電機中的水并不是自身“吸”上來的，而是大氣壓幫它壓上來的，它真應當好好謝謝大氣壓！當泵在轉動時，會形成負壓，就是泵殼內的浮力大于了大氣壓，此時大氣壓都會好心地將水從頂部壓上來，這么這樣泵就不停的工作了。我們也可以試想一下，如果泵的吸水管超過了10米，這么大氣壓將水壓到10米高處就再也壓不上來，泵的軸套只能在真空里空轉，假如管內10米下端原本就有水，這么水也會往下掉，產生一截真空，泵其實也難以工作。虹吸管的原理和它是一樣的。
