炎炎夏日 小數蛙到狐狸貓家裡玩 狐狸貓倒滿一杯冰水招待小數蛙 小數蛙說要表演一個魔術給狐狸貓看 於是拿了紗網平放在杯面 然後將杯子倒了過來 倒過來後 水並沒有因為重力的影響 而從紗網的縫隙跑出來 小數蛙解釋： 因為地球外圍有大氣層包覆 也就是說我們的正上方 其實是有一團看不見的空氣壓住我們的 這些空氣的重量 就造成了大氣壓力 所以今天杯子倒過來 水會因為重力往下 但紗網上的每個小格 都會有大氣壓力造成的力作用在上面 兩者靜力平衡 水杯裡的水 就不會因重力而落下 狐狸貓表示： 聽起來好像很有道理 那小數蛙知道大氣壓力有多大嗎？ 於是小數蛙提議去實驗室 使用水銀 就能證明給狐狸貓看！ 小數蛙先將水銀倒入盆子內 接著拿一根約1公尺 一端封閉的玻璃管 並在裡面裝滿水銀 倒立插入水銀盆內 過一段時間後 發現到管內的水銀柱開始下降 水銀下降至一定高度後 就不再下降 小數蛙說： 在我們沒有接觸它的情況下 水銀柱停在固定高度沒有下降 就能證明大氣壓力存在 因為管內液面靜止不動 所以代表外界的大氣壓力 給予的作用力 能夠支撐那麼高的水銀柱產生的重力 接著量測水銀柱 與盆內液面之間的高度 發現是76公分高 這就代表著大氣壓力產生的力 能支持住76公分高的汞柱重量 但這樣的說法 沒辦法知道壓力到底多大 於是科學家量測水銀的單位體積重量為 13.6公克重 所以大氣壓力 就是每平方公分1033.6公克重 同時也被定義成1大氣壓 那狐狸貓 你覺得水銀柱上方的空間 有沒有氣體呢？ 狐狸貓覺得應該沒有 因為原本的管內裝滿水銀 沒有氣體在裡面 沒錯哦！ 小數蛙接著說： 管內上方是真空 由於發現大氣壓力大小的 是托里切利 所以這個真空 也被稱為托里切利真空 當年托里切利為了解決工程上 無法從井深大於10公尺深的井抽水的問題 一開始他找了很多液體 但發現到管內液體的高度都沒有下降 最後才找到水銀 密度比水大了13.6倍 而測出來的水銀高度是76公分 那狐狸貓 你覺得如果讓玻璃管變粗或變長 會影響水銀的高度嗎？ 狐狸貓回答： 應該會吧！ 感覺管內的水銀變多了 所以大氣壓力沒辦法支撐那麼多 然而狐狸貓答錯了！ 小數蛙解釋： 壓力是物體在單位面積下 所受垂直方向的作用力 在1大氣壓的情況下 就會提供76公分高的汞柱 雖然玻璃管變粗 但是截面積變大了 作用的力也會變多 所以就算玻璃管的粗細或長度改變 水銀的高度也不會變 那狐狸貓覺得如果傾斜試管 會影響水銀的高度嗎？ 狐狸貓想了想： 靜止液體壓力 只跟深度有關 所以液體深度和傾斜角度 都不會影響管內水銀高度 小數蛙稱讚狐狸貓很厲害呢！ 連結到了靜止液體的概念 狐狸貓接著問： 剛剛有提到真空 真空是怎麼樣的感覺啊？ 小數蛙回應： 真空就是指沒有氣體存在容器內 但現實生活中 通常沒辦法做到完全真空 像這邊有兩個半球 將它們疊在一起 然後抽掉裡面部分的氣體 形成局部真空 狐狸貓來試試看 能不能將兩個半球拉開 狐狸貓使盡力氣 卻發現這兩個球被吸得很緊 怎麼樣也拉不開 小數蛙說： 因為剛剛把裡面部分的氣體給抽掉了 所以外界的壓力大於內部壓力 於是就把兩個半球壓得很緊 接著 小數蛙將氣閥打開 聽到兩半球有「嘶～」的聲音 剛剛那個聲音 就代表氣體跑進去半球裡了 這時候內部壓力與外部壓力相同 就能輕鬆的將它拉開 小數蛙看狐狸貓對於大氣壓力 有一定的瞭解 於是拿出了針筒 說： 剛剛我們瞭解到 氣體本身是有壓力存在的 那現在先將空氣吸進管內 然後用手抵住針筒前端 如果將活塞往內推 前端壓住的手 會有什麼感覺呢？ 狐狸貓回答： 針筒前端 會感受到有氣體想衝出來的力 小數蛙說：沒錯 將活塞往內推的過程 會發現越來越難推 也就是說在固定的氣溫下 氣體在密閉容器中 當體積變小的時候 壓力就會變大 你可以想像成全班原本在操場 後來進到教室裡 教室裡比較擠的感覺 反之 當活塞向外拉動 體積會變大 壓力就變小 狐狸貓接著問： 大氣壓力在我們生活中 只能用來變魔術嗎？ 還是有其他應用的東西呢？ 小數蛙回應： 大氣壓力有很多用途呢！ 像是平常喝飲料會使用的吸管 就是利用大氣壓力的關係 當我們將吸管內的空氣吸走 導致管內空氣變少 而飲料表面 受到1大氣壓的影響 所以會把飲料給推上來 就可以吸到飲料了 而當嘴離開吸管後 吸管與飲料之間的壓力 又會恢復平衡 還有個例子 是在浴室裡出現的吸盤式掛鉤 當我們壓下吸盤的時候 會使吸盤裡面的空氣被擠出 所以吸盤的凸面 會受到大氣壓力作用而被壓住 牆壁跟吸盤之間產生足夠的摩擦力 就能吊掛物體 而不會掉落 狐狸貓又問： 所以吸塵器也是類似的概念囉？ 透過機器內部壓力變小 讓外界壓力 把髒污給吸進去裡面 沒錯沒錯！ 小數蛙很高興狐狸貓能舉一反三 那就讓狐狸貓來整理今天學到的內容吧！ 地球因大氣層環繞 而對地球表面產生大氣壓力 透過托里切利真空實驗 可以得知 1大氣壓為76公分汞柱 也可以說是每平方公分1033.6公克重 改變管子粗細或是傾斜管子 管內水銀柱高度不變 而將水銀改為水時 管內水位的高度約為10公尺高 另外 當氣體定量的時候 若是增加壓力 體積就會變小 減少壓力 體積就會變大 最後　一起來腦力激盪一下吧！ 以下兩個實驗裝置 分別是在塑膠瓶和玻璃瓶內 倒入一些水 將橡皮塞塞入瓶口 並裝上吸管 但不碰觸到液面 請問這兩個方式 都可以把水吸上來嗎？ 歡迎留言　告訴我們你的想法喔！