核心概念
物理学
气压
水压
表面张力
导言
您知道在海平面，大约有每平方英寸15磅的空气压在您的身体上吗？这种空气在我们的日常生活中非常有用。例如，地球周围的空气层有助于防止地球变得太冷或太热。它甚至可以帮助保持有孔的水瓶不漏水！尝试这个活动，找出这是如何实现的。
背景知识
地球被大气层覆盖，大气层是一层60英里厚的[两件事：我们应该坚持公制或英制，因为“15磅压力”是一种标准，我们应该坚持英制；另外，厚度有很多数据，因为没有固定的边界——我从这里取“60”：https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/atmosphere.html]气体毯。虽然我们通常认为空气中空无一物，但所有空气都由微小的粒子组成，这些粒子具有少量质量。我们——以及我们周围的任何事物——都将这层气体的重量体验为压力；这被称为大气压。然而，我们非常习惯这种压力，以至于我们很少注意到它的存在。但是，如果您在开车上山时感到耳朵“砰”的一声，您就会注意到它在变化。当您在高海拔地区行驶时，压在您身上的空气层会减少。您耳鼓内的空气仍然保持在较低海拔的气压下——至少，直到它们“砰”的一声。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
水也是由具有质量的微小粒子组成的。当物体在水下时，它会感受到上方所有水层的压力。由于水的密度比空气大得多，因此也重得多。大约10米的水层产生的压力与包围地球的60英里厚的空气层产生的压力大致相同。您可能在深水池中潜水时感受到了水压；您潜得越深，就越能感觉到水压挤压您的耳膜。
水还有另一个有趣的特性：它的粒子喜欢聚在一起。就好像在水体周围有一层薄膜一样。科学家称之为表面张力。当仔细观察固体表面上的水滴时，您可以看到表面张力的作用；它们倾向于聚集成圆形点或小水坑，而不是完全平坦均匀地散开。
在这个活动中，您将了解如何利用气压和表面张力来防止有孔的水瓶漏水。
材料
带紧密盖子的坚固塑料瓶（750毫升至2升[保持公制——在美国销售的塑料瓶的奇怪之处在于，几乎所有塑料瓶现在都以毫升为单位——罐头和玻璃瓶仍然以液体盎司为单位……为什么？传统！]效果很好）
水（足够装满瓶子）
至少四个图钉
可以弄湿的工作区域
带边缘的烤盘
水槽
用于清理的毛巾或布
更多坚固的塑料瓶（可选）
更多水（可选）
准备工作
将瓶子装满水，并拧紧盖子。
将瓶子放在烤盘上。烤盘将接住可能流出的水。
步骤
将至少四个图钉推入瓶身，距离底部约一英寸。水会漏出来吗？您认为这是为什么？您认为如果拔出图钉会发生什么？
小心地将第一个图钉直接拔出，以便在瓶子上留下一个小圆孔。您看到一股水流出来还是只是涓涓细流？您认为这是为什么？您认为当您拔出其他图钉时会发生什么？
小心地将其他图钉从瓶子中拔出。拔出图钉时，尽量不要按压瓶子。发生了什么？这是您所期望的吗？您认为为什么会发生这种情况？
按压瓶子并松开。重复几次。当您按压瓶子时会发生什么？当您松开瓶子时会发生什么？您认为为什么会发生这种情况？
小心地将瓶子移到水槽中。在下方放一条毛巾以接住任何滴水。将瓶子放在水槽上方，然后打开它。发生了什么？为什么会发生这种情况？您能找到阻止水流的方法吗？
附加：在另一个瓶子上，在瓶身的不同高度打孔。所有孔都应远低于水位线。您认为在不同高度打孔会改变结果吗？
附加：再次尝试，但在靠近瓶口的地方打最后一个孔，以便空气可以流入和流出瓶子。这个小孔如何改变结果？您认为这是为什么？
附加：此活动要求在瓶子上打小圆孔。尝试用较大的孔或不规则形状的孔重复此活动，看看结果是否会改变。为什么孔的大小或形状很重要？
观察和结果
当瓶子保持关闭且未施加压力时，可能只有涓涓细流从孔中滴出——而当瓶子打开或被压入时，水流倾泻而出。
水喜欢粘在一起，因此将水流与水体分离需要付出努力。除非您按压瓶子——或者除非大气中的空气压在水面上——否则不会有水流从小孔中流出。
瓶子外部的空气也会压在孔附近的水上。如果空气可以流入（例如瓶子顶部的开口），则进入的空气可能会使水从孔中滴出。但在密封瓶中，没有空气可以进入以填充任何滴出的水的空间。因此，如果任何一点水离开瓶子，它都会降低瓶子内部的气压，从而阻止水流出。但是，如果您挤压瓶子，则会增加气压，水会喷射出来。
如果孔足够小，水就会足够粘在一起以阻止气泡进入。如果您尝试打较大的孔，您可能会注意到，当水从孔中流出时，气泡设法渗入。如果您在靠近瓶口的地方打了一个小孔，您无疑会注意到，即使是一个很小的孔也可以让足够的空气流入以使水流动。
更多探索 儿童物理学：压力，来自 Ducksters
用空气的力量堵住漏水的瓶子，来自大众科学 难怪我坐飞机时耳朵疼，来自大众科学 膨胀棉花糖，来自大众科学 制作水黾，来自科学伙伴
儿童 STEM 活动，来自科学伙伴
此活动由科学伙伴合作推出
