为什么可以用吸管将饮料吸进嘴里？

我们喝饮料时候，用一根吸管插进饮料里，然后用力吸就可以将饮料吸进嘴里了。大家知道这是为什么吗？这其实要归功于大气压！下面我们将通过“什么是大气压”、“证明大气压存在的典型实例”、“为什么可以用吸管将饮料吸进嘴里”、“生活中的应用”和“思考与讨论”等五个方面内容来进行详细介绍。

一、什么是大气压？

大气压是地球表面空气因重力作用而产生的压强。在海平面、15°C条件下，1标准大气压（1 atm）= 101325 Pa ≈ 101.3 kPa。通常，海拔越高，空气越稀薄，大气压越低（如珠峰顶气压约30 kPa）；温度升高，空气膨胀密度降低，气压减小。

二、证明大气压存在的典型实例

（1）托里拆利实验（Torricelli's Experiment）

托里拆利实验是1643年由意大利科学家埃万杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli）设计的一个经典物理实验。实验中，往一根1米长、一端开口、一端封闭的玻璃管内灌满水银，并用一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管倒插在一个盛有水银的玻璃槽里，待开口端全部浸入水银槽内时将管子竖直固定后放开手指，最终玻璃管内部的水银液面和水槽中的水银液面高度差会保持在约为760mm。

实验原理：玻璃槽内水银液面受到大气压强（P_大气）的作用；玻璃管内的水银柱受重力（ρ_Hg·g·h）影响，向下压迫；当大气压强P_大气等于水银柱产生的压强ρ_Hg·g·h时，系统达到平衡。

实验结论：①大气压存在：空气有重量，能对物体表面产生压强。②真空可以存在：玻璃管顶端无空气，证明自然界可以人为制造真空。

（2）马德堡半球实验（Magdeburg Hemispheres Experiment）

马德堡半球实验是1654年由德国科学家奥托·冯·格里克（Otto von Guericke）在马德堡市进行的著名实验，首次直观展示了大气压的巨大力量，并证明了真空的存在。实验中，将两个直径约50厘米（20英寸）的铜质空心半球（中间有一层浸满了油的皮革）完全密合。其中一个半球上带有连接管，用以连接真空泵，有阀门可将其关闭。当两个半球间的空气被抽出后，两个半球便会受周围的大气挤压而紧合在一起。然后，将16匹马分为两组，向相反的方向拉两个半球。这16匹马拼尽全力把两个半球最后拉开的时候，发出了很大的响声，像放炮一样。

实验原理：球内接近真空→内部压强P_内≈0；外部受大气压P_大气≈100 kPa；压力差产生的合力F=P_大气×A（A为半球截面面积）。

实验结论：①证明大气压的存在：直观显示空气具有压强，且力量巨大。②验证真空可以人为制造：抽气后球内无空气，但外界大气压仍能压合半球。

三、为什么可以用吸管将饮料吸进嘴里？

用吸管喝饮料的原理可以用以下步骤解释：

①当用嘴含住吸管并吸气时，口腔内的空间扩大，导致口腔内气压降低（小于外界大气压）；吸管内的空气被吸走，管内气压也随之降低。

②吸管外的液面受到大气压（约101 kPa）的压迫。吸管内气压降低后，管内外形成压力差（ΔP = P_大气-P_管内）。

③在压力差作用下，外界大气压将饮料“推”进吸管（从高压区流向低压区）；液体沿吸管上升，直到进入口腔。

四、生活中的应用

真空吸盘挂钩：排出空气后，外界大气压产生强吸附力。

高压锅烹饪：高的压强使沸点升高，从而缩短烹饪时间。

吸尘器清洁：电机制造低压区，大气压推动灰尘进入集尘盒。

五、思考与讨论

（1）能用水做实验吗？为什么？

（2）玻璃管倾斜时，水银柱高度会变吗？为什么？

（3）一根吸管放入饮料内，另一根吸管放入饮料外，然后用嘴同时吸两根吸管，能将饮料吸到嘴里吗？为什么？

（图片来源于网络，AI辅助）