核心概念
物理學
氣壓
水壓
表面張力
導言
您知道在海平面，大約有每平方英寸15磅的空氣壓在您的身體上嗎？這種空氣在我們的日常生活中非常有用。例如，地球周圍的空氣層有助於防止地球變得太冷或太熱。它甚至可以幫助保持有孔的水瓶不漏水！嘗試這個活動，找出這是如何實現的。
背景知識
地球被大氣層覆蓋，大氣層是一層60英里厚的[兩件事：我們應該堅持公制或英制，因為“15磅壓力”是一種標準，我們應該堅持英制；另外，厚度有很多資料，因為沒有固定的邊界——我從這裡取“60”：https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/atmosphere.html]氣體毯。雖然我們通常認為空氣中空無一物，但所有空氣都由微小的粒子組成，這些粒子具有少量質量。我們——以及我們周圍的任何事物——都將這層氣體的重量體驗為壓力；這被稱為大氣壓。然而，我們非常習慣這種壓力，以至於我們很少注意到它的存在。但是，如果您在開車上山時感到耳朵“砰”的一聲，您就會注意到它在變化。當您在高海拔地區行駛時，壓在您身上的空氣層會減少。您耳鼓內的空氣仍然保持在較低海拔的氣壓下——至少，直到它們“砰”的一聲。
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水也是由具有質量的微小粒子組成的。當物體在水下時，它會感受到上方所有水層的壓力。由於水的密度比空氣大得多，因此也重得多。大約10米的水層產生的壓力與包圍地球的60英里厚的空氣層產生的壓力大致相同。您可能在深水池中潛水時感受到了水壓；您潛得越深，就越能感覺到水壓擠壓您的耳膜。
水還有另一個有趣的特性：它的粒子喜歡聚在一起。就好像在水體周圍有一層薄膜一樣。科學家稱之為表面張力。當仔細觀察固體表面上的水滴時，您可以看到表面張力的作用；它們傾向於聚整合圓形點或小水坑，而不是完全平坦均勻地散開。
在這個活動中，您將瞭解如何利用氣壓和表面張力來防止有孔的水瓶漏水。
材料
帶緊密蓋子的堅固塑膠瓶（750毫升至2升[保持公制——在美國銷售的塑膠瓶的奇怪之處在於，幾乎所有塑膠瓶現在都以毫升為單位——罐頭和玻璃瓶仍然以液體盎司為單位……為什麼？傳統！]效果很好）
水（足夠裝滿瓶子）
至少四個圖釘
可以弄溼的工作區域
帶邊緣的烤盤
水槽
用於清理的毛巾或布
更多堅固的塑膠瓶（可選）
更多水（可選）
準備工作
將瓶子裝滿水，並擰緊蓋子。
將瓶子放在烤盤上。烤盤將接住可能流出的水。
步驟
將至少四個圖釘推入瓶身，距離底部約一英寸。水會漏出來嗎？您認為這是為什麼？您認為如果拔出圖釘會發生什麼？
小心地將第一個圖釘直接拔出，以便在瓶子上留下一個小圓孔。您看到一股水流出來還是隻是涓涓細流？您認為這是為什麼？您認為當您拔出其他圖釘時會發生什麼？
小心地將其他圖釘從瓶子中拔出。拔出圖釘時，儘量不要按壓瓶子。發生了什麼？這是您所期望的嗎？您認為為什麼會發生這種情況？
按壓瓶子並鬆開。重複幾次。當您按壓瓶子時會發生什麼？當您鬆開瓶子時會發生什麼？您認為為什麼會發生這種情況？
小心地將瓶子移到水槽中。在下方放一條毛巾以接住任何滴水。將瓶子放在水槽上方，然後開啟它。發生了什麼？為什麼會發生這種情況？您能找到阻止水流的方法嗎？
附加：在另一個瓶子上，在瓶身的不同高度打孔。所有孔都應遠低於水位線。您認為在不同高度打孔會改變結果嗎？
附加：再次嘗試，但在靠近瓶口的地方打最後一個孔，以便空氣可以流入和流出瓶子。這個小孔如何改變結果？您認為這是為什麼？
附加：此活動要求在瓶子上打小圓孔。嘗試用較大的孔或不規則形狀的孔重複此活動，看看結果是否會改變。為什麼孔的大小或形狀很重要？
觀察和結果
當瓶子保持關閉且未施加壓力時，可能只有涓涓細流從孔中滴出——而當瓶子開啟或被壓入時，水流傾瀉而出。
水喜歡粘在一起，因此將水流與水體分離需要付出努力。除非您按壓瓶子——或者除非大氣中的空氣壓在水面上——否則不會有水流從小孔中流出。
瓶子外部的空氣也會壓在孔附近的水上。如果空氣可以流入（例如瓶子頂部的開口），則進入的空氣可能會使水從孔中滴出。但在密封瓶中，沒有空氣可以進入以填充任何滴出的水的空間。因此，如果任何一點水離開瓶子，它都會降低瓶子內部的氣壓，從而阻止水流出。但是，如果您擠壓瓶子，則會增加氣壓，水會噴射出來。
如果孔足夠小，水就會足夠粘在一起以阻止氣泡進入。如果您嘗試打較大的孔，您可能會注意到，當水從孔中流出時，氣泡設法滲入。如果您在靠近瓶口的地方打了一個小孔，您無疑會注意到，即使是一個很小的孔也可以讓足夠的空氣流入以使水流動。
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