讓「看不見的氣壓」現形!用真空盒揭開空氣的秘密(活用真空麵包盒)
大家好,我是科學老師(Science Trainer)桑子研。對我來說,每天都是一場實驗!
你有聽過「帶著洋芋片上高山,袋子會膨脹到快要爆開」的說法嗎?沒錯,就是脹得鼓鼓的,好像隨時會「碰!」一聲。其實啊,這就是我們平常完全沒意識到的「空氣的力量(=氣壓)」在作祟!
我們活在空氣中,就像魚活在水裡,平常根本感覺不到空氣的重量(也就是壓力)。但這個力量是千真萬確存在的喔!今天,我就要來跟大家分享一個超有趣的實驗,讓我們親眼「看見」這個隱形的力量,並解開為什麼零食袋上山會膨脹的謎團!
在平地重現「高海拔」狀態!
這是我同事K老師教我的撇步,我們用的道具,竟然是家用的「真空麵包保鮮盒」!它原本是設計來讓麵包保持乾燥、避免受潮的,但拿來當科學實驗的道具也超搭的啦!Amazon 上面也買得到。

我們要用這個保鮮盒和附的抽氣筒,把盒子裡的空氣抽掉,人工打造出一個「空氣稀薄(=氣壓很低)」的狀態——也就是模擬出高海拔地區,或講得更誇張一點,類似外太空的環境!
來親眼看看「空氣的重量」吧!
首先,我們把「空盒氣壓計」放進盒子裡,然後開始用抽氣筒把空氣抽出來。

空盒氣壓計

所謂的氣壓,字面上的意思就是「空氣的壓力」。想像一下,從我們頭頂上,一路延伸到外太空邊界,這一整根「空氣柱」的重量,就是隨時隨地壓在我們身上的力量。
實驗開始!我們一邊從盒子裡抽氣……氣壓計的指針就一路往下降!

盒子裡的空氣量變少了,所以它的「重量」當然也跟著變輕。雖然我們用肉眼看不到空氣,但透過指針的移動,就能真實體會到「啊,空氣真的變少了,壓力下降了!」,這一刻真的很有趣!
零食袋為什麼會膨脹?~一場空氣的「角力賽」~
接著,終於輪到今天的主角登場!我們把一包零食(像是獨立包裝的小餅乾)放進真空盒裡,用一樣的方法把氣壓降低。

抽氣前

抽氣後

結果……袋子開始膨脹起來,變得鼓鼓的! 就像氣球一樣越脹越大。那麼,這到底是為什麼呢?
平常我們在平地(1大氣壓)時,零食袋內部的「空氣向外推的力」,跟「外部空氣(氣壓)向內壓的力」,兩股力量剛好互相抵銷,保持著平衡。你可以想像成有兩邊的人馬,從內外兩側用一樣大的力氣在互相推擠。
但是,當我們用真空盒把周圍的空氣抽掉,從外面往內壓的力量(氣壓)就會急速減弱。這時會發生什麼事呢?沒錯!袋子裡往外推的力量沒有變,所以裡面的力量就「贏了」,把袋子像氣球一樣撐大啦!
高山、宇宙,和我們的身體
沒錯,這跟「在山上零食袋會膨脹」的現象,原理完全一模一樣!
海拔越高,我們頭頂上的那根「空氣柱」就越短(越稀薄)。這就表示氣壓變低了。因此,在平地包裝好的零食袋(裡面充滿了1大氣壓的空氣),一帶到高山上,外面往內壓的力量變小了,袋子當然就會自動膨脹起來啦!
這個實驗最棒的地方,就是讓我們能安全地在平地,重現高海拔的環境,真的非常有趣。
把這個原理推到極致,在(接近真空=氣壓零)的外太空,零食袋大概會瞬間爆開吧!
說個更貼近生活的例子吧!回想一下你搭飛機的時候,剛起飛、升到高空時,耳朵是不是會「嗡~」的叫,或感覺悶悶的、塞住了?那其實也是我們的身體,感受到了地面上的1大氣壓,和機艙內(有刻意調降)的壓力差所造成的。我們遠比自己想像的,更依賴著地球「空氣的重量」,被它保護、支撐著才能活著呢。
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