Sifón


Un sifón (del griego antiguo : σίφων , romanizadosíphōn , "tubería, tubo", también deletreado no timológicamente sifón ) es cualquiera de una amplia variedad de dispositivos que involucran el flujo de líquidos a través de tubos. En un sentido más estricto, la palabra se refiere particularmente a un tubo en forma de "U" invertida, que hace que un líquido fluya hacia arriba, por encima de la superficie de un depósito, sin bomba, pero impulsado por la caída del líquido a medida que fluye. por el tubo bajo la fuerza de la gravedad , y luego se descarga a un nivel más bajo que la superficie del depósito del que proviene.

Hay dos teorías principales sobre cómo los sifones hacen que el líquido fluya cuesta arriba, en contra de la gravedad, sin ser bombeado y alimentado solo por la gravedad. La teoría tradicional durante siglos fue que la gravedad que empuja el líquido hacia abajo en el lado de salida del sifón resultó en una presión reducida en la parte superior del sifón. Luego, la presión atmosférica pudo empujar el líquido desde el depósito superior hacia la presión reducida en la parte superior del sifón, como en un barómetro o una pajita para beber, y luego al revés. [1] [2] [3] [4] Sin embargo, se ha demostrado que los sifones pueden operar en vacío [4] [5] [6] [7] ya alturas que exceden la altura barométrica del líquido. [4] [5] [8]En consecuencia, se ha defendido la teoría de la tensión de cohesión del funcionamiento del sifón, en la que el líquido se tira sobre el sifón de una manera similar a la fuente de cadena . [9] No es necesario que una teoría u otra sea correcta, sino que ambas teorías pueden ser correctas en diferentes circunstancias de presión ambiental. La teoría de la presión atmosférica con la gravedad obviamente no puede explicar los sifones en el vacío, donde no hay una presión atmosférica significativa. Pero la tensión de cohesión con la teoría de la gravedad no puede explicar CO 2 sifones de gas, [10] sifones de trabajo a pesar de burbujas, y el sifón de gotitas de vuelo, donde los gases no lo hacen ejercen fuerzas de tracción significativas, y no los líquidos en contacto no puede ejercer una fuerza de tensión cohesiva.

Todas las teorías conocidas publicadas en los tiempos modernos reconocen la ecuación de Bernoulli como una aproximación decente al funcionamiento idealizado del sifón sin fricción.

Los relieves egipcios del 1500 a. C. representan sifones utilizados para extraer líquidos de grandes frascos de almacenamiento. [11] [12]

La evidencia física del uso de sifones por parte de los griegos es la Copa de la Justicia de Pitágoras en Samos en el siglo VI a. C. y el uso por ingenieros griegos en el siglo III a . C. en Pérgamo . [12] [13]

Los hermanos Banu Musa de Bagdad en el siglo IX inventaron un sifón concéntrico doble, que describieron en su Libro de dispositivos ingeniosos . [15] [16] La edición editada por Hill incluye un análisis del sifón doble concéntrico.


Principio de sifón
En el sifón de gotas voladoras, la tensión superficial tira del chorro de líquido en gotas separadas dentro de una cámara sellada llena de aire, lo que evita que el líquido que desciende tenga contacto con el líquido que sube y, por lo tanto, evita que la resistencia a la tracción del líquido tire del líquido. arriba. También demuestra que el efecto de la presión atmosférica en la entrada no se cancela por la presión atmosférica igual en la salida.
Sifón de Pascal, que muestra dos vasos de mercurio dentro de un recipiente con agua, lo que demuestra que un sifón funciona por presión atmosférica, no que "la naturaleza aborrece el vacío"
El modelo de cadena, donde la sección marcada "B" tira hacia abajo porque es más pesada que la sección "A", es una analogía defectuosa pero útil para la operación de un sifón.
Incluso la parte inferior de la pierna más ligera que cae de C a D puede hacer que el líquido de la parte superior de la pierna más pesada fluya hacia arriba y hacia el depósito inferior [20]
Sifón de arranque por aire. Cuando se permite que la columna de líquido caiga de C a D, el líquido en el depósito superior fluirá hacia B y por encima. [18] [19] No se necesita resistencia a la tracción del líquido para levantar el líquido.
Demostración de sifón de ponche de frutas tropicales con un sifón de gotas voladoras
Un ejemplo de fuerzas iguales y opuestas que parecerían cancelarse entre sí, pero la fuerza aparentemente cancelada de la izquierda, todavía empuja el objeto hacia arriba, similar a cómo la presión atmosférica igual y opuesta en cada extremo de un sifón, que parecería cancelar, deja la presión atmosférica todavía capaz de empujar el líquido hacia arriba. (Los autos no están atados, por lo que no se jalan entre sí, solo empujan).
Sifón de la cerveza después de una primera fermentación.
Riego por sifón de algodón en St George, Queensland .
Un sifón utilizado para la elaboración de cerveza casera.
Cafetera con sifón: cuando se calienta con una fuente de calor (A), la presión de vapor aumenta en la cámara inferior (B), empujando el agua hacia abajo (C) y a través del tubo central hacia la cámara superior (D) donde se mezcla con el granos de café. Cuando se quita el calor, el agua fluye hacia abajo.
Sello de agua debajo de un fregadero. El sifón invertido ocurre debajo de la línea "A".
Botellas de sifón
Ejemplo de un sifón con anotaciones para describir la ecuación de Bernoulli