空氣有重量嗎？房間裡的空氣有幾公斤？
― 6疊房間的空氣，大約28公斤。相當於一個國小三年級孩子的重量
空氣常被當成「空無一物」的代名詞。但其實空氣也有實實在在的重量。1公升只有大約1.2公克，輕得不起眼，但整個房間加起來就不一樣了。我們平常生活的6疊房間，裡面的空氣大約有28公斤。即使如此，我們卻完全感覺不到重量，這背後有明確的原因。
搬家那天，你站在一間已經搬空所有家具的房間裡。地板和牆壁都空蕩蕩的，看起來房間裡什麼都沒留下。
但這個房間裡，其實還有一件東西沒搬走：滿滿一屋子的空氣。如果能把它裝進袋子裡放上體重計，指針會跑到多少呢？
大多數人應該會回答「幾乎是零」。但實際算出來，答案大約相當於抱起一個小孩子的重量。
感覺不到重量的理由，只有兩個
空氣1公升大約1.2公克，只有水的八百分之一左右。然而房間裡的空氣超過2萬公升。再輕的重量，累加數萬次也會變成幾十公斤。
空氣不只從上方，也從側面、下方以同樣的力道推擠過來。我們體內的空氣與水分，也用同樣的力道往外推回去。這種互相推擠達到平衡，所以我們才感覺不到重量。
接下來，先實際估算房間裡空氣的重量，然後再進一步談「頭頂上的空氣」這個更龐大的話題。
房間空氣的重量，與房間大小成正比
在氣溫約20℃的一般房間裡，空氣每1立方公尺（邊長1公尺的正方體）的重量約為1.2公斤。只要再乘上房間的體積，就能算出空氣的總重量。
假設天花板高度為2.4公尺，6疊房間的體積約為23立方公尺，空氣重量約為28公斤。國小三年級學生的平均體重不到30公斤，兩者幾乎相同。
試試圖1的拉桿，改變房間的大小。20疊的客廳大約93公斤，已經輕鬆超過一個成年人的體重。學校教室（長寬各8公尺、高3公尺）則高達約230公斤。
頭頂上，壓著10噸的空氣
房間裡的空氣，只是全體空氣中極小的一部分。從地面到天空最頂端，空氣層層堆疊，厚達數十公里。地面每1平方公尺上方，空氣柱的重量約為10噸。
圖2左側就是這根空氣柱。它與右側高10公尺的水柱重量幾乎相同。這份重量壓在地面上所產生的力，就是天氣預報中常聽到的「氣壓」。1大氣壓約為1013百帕。
既然如此，為什麼我們不會被壓扁呢？理由就如前面第二張卡片所說：空氣的推力不只來自上方，而是從各個方向以同樣的力道施加。而我們體內的水分與空氣，也以同樣的力道向外推回去。這就跟魚在水中游泳卻感覺不到水的重量是同樣的道理。
空氣受熱會膨脹，使同體積的重量變輕。每1立方公尺的空氣，在0℃時約1.29公斤，35℃時約1.15公斤。也就是說，同一個6疊房間，在嚴冬與盛夏之間，空氣重量大約相差3公斤。熱氣球能飄浮，正是利用了這個差異。
覆蓋地球的全部空氣，估計重量約為5000兆噸。這是個驚人的數字，但與地球本身的重量相比，還不到百萬分之一。對地球來說，空氣是比蘋果皮還薄得多的一層薄膜。
總結
空氣1公升只有約1.2公克，輕得不起眼，但房間裡的空氣就有幾十公斤，頭頂上的空氣柱每1平方公尺更高達約10噸。即使如此我們仍感覺不到重量，是因為空氣從各個方向推擠，而身體也以同樣的力道推回去。
空氣不是輕，只是處於平衡狀態而已。
即使什麼都沒有的房間，也充滿著相當於一個孩子重量的空氣。
如果同樣的事情發生在水中會有什麼變化，可以在深海生物為什麼不會被那樣的水壓壓扁？讀到。至於飄在天空中的水的重量，則在一片雲到底有多重？中計算過。
- 在杯子裡倒滿水到杯緣，蓋上一張明信片之類的厚紙。請在流理台上進行。
- 用手按住厚紙，把杯子倒過來，然後輕輕放開手。厚紙不會掉下來，水也不會灑出來。
- 接著把吸管插入水中，用手指封住上方開口後拿起。只要手指不放開，水就會一直留在吸管裡。
這兩種情況，都是因為從下方往上推的空氣力量，大於水的重量。這能讓你親眼確認「空氣並不只從上方施力」。
想了解更多 ― 用語、公式與教科書的對應從國中理化到大學專業科目，本文明確標示每段內容屬於哪個程度
- 國中國中理化課程範圍
- 高中高中「物理」「化學」課程範圍
- 高中＋高中進階內容，或教科書專欄層級的內容
- 大學高中不教、屬於大學專業科目（氣象力學・大氣物理學）的內容
- 研究即使在大學也尚未被當成「定論」教授，研究者目前仍在探討中的內容
國中用語：這個現象是有名字的
- 密度：同體積下的重量（質量）。空氣每1立方公尺約1.2公斤，水約1000公斤。
- 大氣壓（氣壓）：空氣的重量壓在表面上所產生的力的強度。地面上大約是1013百帕。
- 壓力作用於各個方向：在空氣或水之中，推力無論上下左右都以同樣的強度施加。
國中高中用公式確認：6疊房間的空氣有多重
重量可用「密度 × 體積」求出。只要算出房間體積，再乘上空氣密度即可。最後，也會從氣壓反推出頭頂空氣柱的重量。
| 用符號表示 | m ＝ ρ × V （空氣柱的重量為 m ＝ p × A ÷ g） |
| 用文字表示 | 空氣質量 ＝ 空氣密度 × 房間體積 |
| 公式的來源 | 就是密度的定義本身（單位體積的質量）。空氣柱的公式，來自空氣重量與地面所受壓力（氣壓 × 面積）之間的平衡。 |
| m | 空氣質量（kg） |
| ρ | 空氣密度（kg/m³）。20℃・1大氣壓下約1.2 |
| V | 房間體積（m³） |
| p | 地面氣壓（Pa）。約101300 |
| g | 重力加速度（m/s²）。約9.8 |
| 1疊的面積（不動產標示規則的參考值） | 1.62 m² |
| 天花板高度 | 2.4 m |
| 空氣密度（20℃・1大氣壓） | 約1.2 kg/m³ |
| 地面氣壓 | 約101300 Pa |
| 6疊的地板面積 | 6 × 1.62 ＝ 9.72 m² |
| 房間體積 | 9.72 × 2.4 ≒ 23.3 m³ |
| 空氣質量（主題數值） | 23.3 × 1.2 ≒ 28 kg |
| 教室體積（8 m × 8 m 地板） | 64 × 3 ＝ 192 m³ |
| 教室空氣質量 | 192 × 1.2 ≒ 230 kg |
| 每1 m² 上方的空氣柱 | 101300 ÷ 9.8 ≒ 10337 kg |
6疊房間約28公斤，教室約230公斤，而每1公尺見方的地面上，則壓著約10噸的空氣。房間裡的空氣，不過是頭頂空氣柱最下方一小段而已。
高中高中＋空氣密度是如何決定的
高中空氣密度可以用高中化學學到的「理想氣體方程式」求出。壓力愈高、溫度愈低，密度就愈大。炎熱天空氣較輕、寒冷天空氣較重，原因就在這裡。
高中＋1643年，托里切利將裝滿水銀的管子倒立起來，發現水銀會停在約76公分處。這被視為大氣壓的發現。水銀的重量約為水的13.6倍，換成水的話相當於一根約10公尺的水柱，與圖2中的水柱數字一致。
大學高空空氣變稀薄的原理
空氣柱愈往下層，愈要承受上方的重量而被壓縮。這種關係稱為「流體靜力平衡」。假設溫度固定不變，氣壓會隨高度呈指數下降，大約每上升8公里，氣壓就會變成約三分之一。這個長度稱為「標高（scale height）」。圖2中空氣柱愈往上愈稀薄，原因就在這裡。
📖 公式推導與更深入的內容：大氣壓（日文維基百科） ／ 埃万傑利斯塔・托里切利（日文維基百科）
研究目前尚未完全明朗的內容
- 大氣整體重量的細微變化 大氣總質量會隨著所含水蒸氣量，而在不同季節出現些微變化。精密測量這種變化的研究仍在進行中。
- 逃向宇宙的空氣 在大氣最頂層，較輕的氫等氣體會一點一點逸散到宇宙中。這個量會隨太陽活動如何變化，目前仍持續觀測中。
- 室內空氣與身體狀態 比起房間空氣的「重量」，更多研究關注二氧化碳濃度與濕度對專注力的影響。目前尚未得出一致結論。
也就是說，本文的內容也只是「目前已知範圍內的解說」。文中數值是以20℃・1大氣壓為前提的參考值，會因天氣與海拔而有數％的變動。
與教科書的對應（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化一年級「密度」、二年級「大氣壓」 | 房間空氣的重量、氣壓的本質 |
| 高中 | 化學「氣體方程式」 | 炎熱天與寒冷天的密度差異 |
| 高中＋ | 物理「流體壓力」（進階） | 托里切利實驗、與水10公尺的對應 |
| 大學 | 氣象力學・大氣物理學 | 流體靜力平衡、標高 |
| 研究 | 大氣科學・室內環境學 | 大氣總質量的變動、大氣逸散 |
| ― | 與生活的對應 | 天氣預報的氣壓、熱氣球、杯子實驗 |
- 日文維基百科「大気圧」（大氣壓）
- 國立天文台 編『理科年表』丸善出版（空氣密度・標準大氣）
- 小倉義光『一般気象学』（一般氣象學）東京大學出版會
- Trenberth, K. E. & Smith, L. (2005) The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses. Journal of Climate, 18, 864–875.
- 日文維基百科「エヴァンジェリスタ・トリチェリ」（埃萬傑利斯塔・托里切利）
※本文為大眾科學解說。文中數值是為了幫助理解原理而提供的參考・概算值。進行杯子實驗時請在流理台上操作，並使用不易破裂的杯子。