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愛迪生自然科學第 46 堂範例卷：大氣壓力
本堂從生活中的內外壓差認識大氣壓力，再以托里切利實驗的垂直液柱高度比較、換算與計算氣壓。
愛迪生自然科學第 46 堂：大氣壓力
我的課程探索段位與個人檔案學習目標
學習目標
1. 能由空氣重量與內外壓差解釋生活中的大氣壓力現象。
2. 能判斷海拔、密閉氣體體積與氣壓的關係。
3. 能以托里切利實驗的垂直高度說明 1 atm，辨別角度與管徑不影響讀值。
4. 能在 atm、cmHg 與 gw／cm² 間換算，並完成液柱與受力計算。
觀念
觀念一：大氣壓力的存在與生活現象
我們浸在空氣海裡，頭頂上整根空氣柱的重量會在物體表面形成大氣壓力，而且壓力沿接觸面垂直作用。
生活現象的關鍵通常不是『低壓把東西吸過去』，而是高壓側把物體推向低壓側：吸管、吸盤、倒置水瓶與冷卻鋁罐都要比較內外壓力。
海拔愈高，上方空氣柱通常愈短，大氣壓力愈小，密封袋與氣球便容易膨脹；密閉氣體被壓縮時，質量不變而體積縮小，壓力增大。
實驗中把溫水置於低壓環境會再次沸騰，正說明壓力降低會使沸點下降。
茶壺內外壓力 例題 1
茶壺蓋上常有一小孔，其目的為何？
高山包裝膨脹 例題 2
翔晨和爸媽利用假日到阿里山旅遊，發現帶上山的充氣塑膠鋁箔包裝食品，每包都有膨脹的現象，最主要的原因是下列哪一項？
探空氣球 例題 3
氣象署使用一種名為「探空氣球」的裝置，搭載觀測設備，釋放到高空中進行天氣的監測。當氣球從地面至高空的過程中，下列敘述何者正確？
馬德堡半球 例題 4
在不同的地方進行馬德堡半球實驗，請問想要將兩半球拉開所需要的拉力，以哪一個地點所進行的實驗最大？
密閉氣體壓縮 例題 5
有關密閉容器內氣體的敘述，下列何者錯誤？（壓縮時狀態沒有變化）
大氣壓力現象 例題 6
下列哪些例子可說明大氣壓力的存在？(甲)吸管插入水中，用口吸吸管內之空氣，則水可由吸管進入口中；(乙)將塑膠罐抽出空氣，塑膠罐將凹陷變形；(丙)廣口瓶內裝滿水，再以塑膠板壓緊瓶口後使瓶口朝下，塑膠片及瓶內的水不會掉下來。
鋁罐內外壓差 例題 7
下列哪一個鋁罐將不會受到大氣壓力的擠壓而變形？
海拔與氣壓 例題 8
下列哪一個地點的氣壓通常比較低？
觀念
觀念二：托里切利實驗與氣壓換算
托里切利把裝滿水銀的長管倒插入水銀槽，外界大氣壓支撐管內液柱；標準狀況下，槽面到管內液面的垂直高度差為 76 cm，因此 。
解題只看垂直高度，不看沿管長度、傾斜角、管徑或管子總長。
若改用密度較小的水，要用約 10 m 的水柱才能平衡 1 atm。
密封罐抽氣時罐內氣壓降低，倒插試管內的液面也會下降；解除真空後，液面再隨壓力平衡回復。
大氣壓力敘述 例題 1
有關大氣壓力的敘述，下列何者錯誤？
液柱高度換算 例題 2
取一根夠長的玻璃管，將玻璃管傾斜 60 度角做托里切利實驗，並把水銀改為水，若大氣壓力為 1 atm，則此玻璃管內水的垂直高度約為 76 cm 的多少倍？
托里切利結論 例題 3
下列為進行托里切利實驗後所得的結論，試問哪一個結論錯誤，而必須重做實驗？
水深與總壓力 例題 4
已知水的深度每增加 10 公尺就會增加 1 大氣壓的水壓，如果某種生物最大的抗壓力為 7 大氣壓，試問此種生物最深可以潛入多深的水域？（請考慮大氣的壓力）
氣壓單位換算 例題 5
(甲)1atm；(乙)52cm-Hg；(丙)816gw／cm²。以上皆為大氣壓力的表示法，依大小順序排列出，其順序為何？
空氣平均密度 例題 6
大氣壓力可視為單位面積所承受空氣柱重量。已知地表附近某地每上升100公尺高度，氣壓即下降0.8cm - Hg。試求其附近空氣平均密度為多少克／升？（註：水銀密度為13.6克／立方公分）
三管氣壓判讀 例題 7
有三支長約為 1 公尺的玻璃管，一端封閉而另一端開口，現將開口端倒插於水銀槽中，管內外的水銀面高度如右圖所示，設當時的大氣壓力為 1 atm，則 A 管和 C 管內的氣體壓力分別為多少 atm？（水銀的密度＝13.6 g／cm³）
大氣重量計算 例題 8
小偉家有一塊 100 平方公尺的土地，位於淡水河河口，該土地所承受空氣的重量大約為多少公斤重？（1 atm＝1033.6 gw∕cm²）
水銀柱高度差 例題 9
夏樺用長約 1 公尺的玻璃管進行托里切利實驗，測得大氣壓力為 75 cmHg，此時再向槽內注入水銀，使水槽內水銀面上升 1 公分，則夏樺將可發現下列哪一情形？
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