“让我们用一个令人惊奇的实验更直观地感受一下吧。把一个瓶子注满水,并在瓶口紧贴上一张潮湿的纸,然后用手按住瓶口的纸,同时把瓶子倒立过来如图2所示)。这时,即使手不再按住瓶口,瓶子里的水也不会流下来,因为大气压力从下方把瓶子里的水托住了,瓶口那张潮湿的纸起到阻隔空气窜入的作用。”
图2 不按住瓶口,水也
孩子们好奇地问:“我们也可以试着做一做这个实验吗?”
“当然可以,我们马上开始吧!需要的瓶子、纸和水都有现成的。”
保罗叔叔按刚才所说的步骤操作了一遍,果然瓶子里连一滴水也没有漏出来。
爱弥儿惊呆了,他说:“太神奇了!这张潮湿的纸只是贴在瓶口,并没有把瓶口塞住,为什么水不会流下来呢?不知道这样能坚持多久?”
“只要你能一直握住瓶底,它就可以永远不流下来。”
“那瓶子里的水是不是时刻都想流下来呢?”
“是的,它随时都想流下来,或者说要压下来,只不过大气压力比这水的压力大,能将它托住。”
“要是把那张潮湿的纸抽走呢?”
“那瓶子里的水就会马上流下来。瓶口的纸是用来隔绝水与空气的接触的,正是因为这张纸,水才不会流到空气中去,空气也不会钻到水中来;没有了这张纸,空气会迅速占据瓶子里水的位置,把水完全挤出去。这就好比,如果把两根铁棒头对头推着,它们之间各不相让,阻力会很大。我们用潮湿的纸隔在水和空气之间,也是同样的道理。但是,如果把这两根铁棒换成两根细细的铁针,然后再把它们头对头推起来,那它们将会交错着相互穿过,就像没有用潮湿的纸隔开水和空气一样。
“我们再来看看刚刚用来收集气体的瓶子:把它盛满水倒立在水盆中,由于大气压力的作用,瓶里的水能被托住,并且高于水盆中的水平面而不流下来。如果我们将这个瓶子换成一个极高的容器——比如,一端封口的狭长玻璃管,将它盛满水倒立在水盆里,想想这个容器里的水是不是还能保持在水盆中的水平面以上呢?这个问题的答案视情况而定,如果玻璃管的高度在10米左右,那么其中的水应该不会流下来;如果玻璃管的高度超出了10米,则10米以上的部分会再次被空气填满而变成空隙,这是因为大气压力只能托住大约10米高的水柱的重量,超过10米就维持不住了。我们现在所用的容器高度都远远低于10米,所以其中的水肯定不会流下来。”