King 將の退休生活記趣

     物理學上，所謂壓力是單位面積上所受的力。我們生活在大氣中，地球上各種物體、植物、動物包括人類，都承受了大氣壓力，亦就是說地球上的萬物都受到空氣的壓力。空氣是無孔不入，只要有空氣存在的地方就會有大氣壓力。

     大氣壓力有多大呢？物理學家托利伽利由實驗證明，大氣壓力可以支持底面積為1cm²高76cm的水銀柱重，科學上將它稱為一大氣壓（1 atmosphere、簡寫為 1 atm）。1 atm = 76 cmHg/cm²換算成物理的絕對單位，1 atm = 76 cmHg/cm² = 76cmHg/cm²×1cm²×13.6gw/cm³ = 1033.6 gw/cm²（13.6 是水銀的密度）。也就是說每平方釐米的物體在大氣中所受到的空氣壓力為1033.6克重或1.0336公斤重。但是我們卻渾然不覺得有任何的負擔，這是為什麼呢？

     大氣的壓力與重力壓力不盡相同，它是由氣體分子運動，碰撞物體表面產生力而形成的。根據氣體動力論，氣體分子在絕對零度以上都不斷的做直線運動，並且相互碰撞或撞上容器的內壁時，是完全彈性碰撞；因此分子的平均動能在一定溫度下維持不變。最重要的一點是在相同溫度下，即使是不同的氣體也具有相同的平均動能。

     影響氣體壓力大小的因素有二：溫度與單位體積內的分子數（也可說是容積分子濃度）。任何容器置於空氣中只要沒有封閉，不管內容量大小，都會有相同容積分子濃度的空氣流進，所以容器內外器壁遭受空氣分子撞擊，產生的壓力相等而相互抵消。我們人類身體由於呼吸作用，體內外的容積分子濃度相同，當然壓力也相同而產生了相互抵消的效應。因此我們在承受巨大的大氣壓力時，便會有感覺不出來的意念了！下面圖中：容器內分子為紅色、容器外分子為綠色，是說明各自碰撞容器內外壁產生壓力的示意圖。

日常生活中，有很多與空氣壓力相關的奇妙現象，現在讓我舉出若干例子請諸位先進品評。日本料理店用餐時，端出的『味噌湯』常常很難掀開蓋子，這是為什麼呢？『味噌湯』煮沸時，液面上的空氣全被趕走，所存在的是一大氣壓的『水蒸氣』。當盛到碗中用另一個小碗蓋住時，在100⁰C碗內水蒸氣壓仍然是一大氣壓，但是端出來時，溫度降到50⁰C碗內水蒸氣就會大部分凝結成水滴，使水蒸氣壓力降低到約為八分之一大氣壓。如此形成了外面大氣壓大於碗內水蒸氣壓，當然很難打開了！

     中醫『拔罐』治療酸痛時，為何『玻璃拔罐器』能吸住在身體上不會掉落呢？這也是跟大氣壓力有關，方法有兩種：一個是用火伸入罐內，另一種則是使用抽氣裝置，將空氣驅趕走，使罐內壓力降到最低，然後往受傷部位一壓就被吸住了，原因也是外面大氣壓大於罐內大氣壓所致（此時可看到罐內皮膚會凸漲，這恰好可以表明身體內部壓力存在的證據）。還有我們要在牆上掛一些東西時，買回吸盤式的掛鉤，往表面光亮的磁磚牆壁用力一壓，圓形吸盤緊貼住磁磚將空氣趕走，凹型面的一端變成幾乎真空，當然吊掛再重的東西也難以掉落。

     這裡我來介紹一個有趣的簡單實驗，讓諸君觀賞指教！準備一個透明的容器（瓶口邊緣要有適當的厚度），在容器內裝滿水，然後用一張薄紙緊貼在水面上，用手輕壓在紙上小心注意勿讓水滲出，迅速倒轉讓瓶口向下，可看到只有一張薄紙，就可以頂住瓶中的水使之不會掉落。這也是紙與水面之間接近真空所產生的效應『如下圖所示』。

以上是正在念國小的孫兒們，在參加寒暑假兒童科學營之後，提出的一些疑難問題。我對他們提出的問題，用很淺顯的理論及觀念加以詮釋，得到了很不錯的回應。因此決定將與大氣壓力有關的種種理論、效應寫了出來，希望能幫助已當父執輩的家長們，遇到相同問題時也可以順暢的回答，以張顯自己對自然科學的認知能力。謝謝指教！