為什麼井太深,水就抽不上來?

用手動幫浦抽水的時代裡,人們認為幫浦能抽水,是透過亞里斯多德提出「萬物討厭真空」的特性。在拉桿往下壓時,便能在水管內製造真空。井底的水為了填補真空,於是水就上升了。可是一但超過10米,水就再也打不上去了。幫浦明明製造真空,卻沒辦法把水抽得更高?這是為什麼呢?

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02:25 古代解釋手動幫浦運作
01:33 抽不出水的井都是十米

水是被吸上去,還是被推上去呢?

伽利略的徒弟,托里切利遵循著老師的對科學的堅持與信念。他對幫浦不能抽水超過十米的現象,提出了他的猜想。托里切利認為,或許人們都忽略了空氣。其實空氣是物質而且具有重量,這個重量就是造成現在我們所知道的大氣壓力。

一開始幫浦抽水時,是把上面的空氣抽出來,外界的空氣就把水給往上推。因此,當水井太深超過十米時,大氣壓力已經推到了他的極限,水就再也無法被幫浦抽上來了。

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03:08

托里切利的猜想


托里切利如何測量大氣壓力的大小?

為了要說明空氣重量所造成的大氣壓力的大小,他把各種液體裝入管子內,並且倒立在水盆中,想要看看大氣壓力究竟可以撐住多少量的水。他測試了非常多種類的液體,發現管子內充滿液體,而且根本就沒有變化。於是,托里切利繼續尋找更適合來證明他說法的材料。他猜想,如果大氣壓力可以把十公尺的水撐住,那如果運用密度比水大13.6倍的水銀,那也許只需要一公尺的管子,就可以看得出變化。果然,如托里切利所想,他測量出大氣壓力的大小是76毫米汞柱,也進一步印證的他的猜想。



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03:34 托里切利的實驗設計