🥤 生活中的不可思議 💧 流體 不需要先備知識 閱讀約6分鐘

為什麼用吸管能喝到飲料?
― 在吸的不是你,而是大氣

用吸管喝飲料時,我們會覺得「是靠嘴巴的力量吸上來的」。但從物理的角度來看,把液體撐起來的,並不是你嘴巴的力量。真正的原因,是一直包圍著我們、看不見的空氣重量(大氣壓)

發布:2026.08.18 難度:★☆☆(不需先備知識即可閱讀) 算式只出現在最後的折疊區塊
先回想一下

把吸管插進果汁裡,用力一吸,液體就會湧進嘴裡。有這種感覺,自然會覺得「是嘴巴把液體拉上來的」

但其實,嘴巴裡並沒有能抓住液體、把它拉上來的「手」。嘴巴能做的,只有讓肺部擴張,把嘴巴和吸管裡的空氣排出去而已。

既然如此,液體為什麼會上升呢?

1
「吸」其實是在「降低氣壓」

吸吸管時,吸管裡的空氣壓力(氣壓)會下降。並不是在拉扯液體。

2
把液體往上推的,是外面的大氣壓

杯子的液面上,一直有大氣壓往下壓。吸管內氣壓下降多少,這股大氣壓就把液體往上推多少。

不是「被拉上來」,而是「被推上來」――接下來就依序來看這個觀點的轉換。

液體 吸管 氣壓 大氣壓向下壓液面 被推上來的液體
圖1:用嘴巴把吸管裡的空氣吸出後,吸管內的氣壓會比外面的大氣壓低。杯子的液面上,一直有外面的大氣壓(紅色箭頭)往下壓。這個氣壓差,讓大氣壓把液體推進吸管裡(水藍色箭頭)。液體不是「被拉上來」,而是「被推上來」的。

「吸」其實是在「降低氣壓」

用嘴巴含住吸管吸氣時,我們是讓肺部擴張,把嘴巴和吸管裡的空氣,移動到身體裡面。空氣減少後,吸管內的氣壓(空氣壓力),就會比周圍的大氣壓低。

這是重點所在。嘴巴完全沒有直接碰到液體本身。嘴巴操控的,始終只是吸管內部的「空氣壓力」而已。

把液體往上推的,是外面的大氣壓

杯中液體的表面,一直承受著我們平常不會意識到、由空氣重量造成的壓力(大氣壓)。只要液體在吸管內外承受的大氣壓相同,力量就處於平衡,液體不會移動。

然而,一旦吸管內的氣壓下降,這個平衡就會被打破。壓在吸管外側液面上的大氣壓相對變強於是這股大氣壓,就把液體推進吸管裡。這就是吸管能喝到飲料的真正原理。

用吸管喝飲料時,你什麼都沒有拉。
是大氣壓這個看不見的巨人,替你把液體推上來。

吸管能喝到的高度,其實有極限

這個「大氣壓往上推」的機制,存在理論上的極限。就算把吸管裡的空氣完全抽光,讓氣壓變成零(完全真空),大氣壓能把液體推上去的高度也有上限。這是因為,大氣壓這股「推力」本身的大小,是固定的數值。

17世紀,義大利科學家托里切利,在用泵浦抽水的作業中,注意到水無論如何都無法被抽到某個高度以上這個現象,並藉此闡明了這個極限。實際上會是多高,下面的折疊區塊會用數字來確認。

🔎 一般的吸管完全不會遇到這個問題

這個極限高度,比一般吸管的長度大上好幾個數量級。日常生活中使用吸管時,完全不需要在意這個極限。不過,在用泵浦把水抽到非常高的地方等情境下,這個極限有時會真的成為設計上的限制

可以自己動手確認

🧪 用一根手指,體驗大氣壓的力量(只需杯子和水,安全可行)
  1. 在杯子裡裝水,把吸管深深插進去
  2. 用手指牢牢堵住吸管上端,就這樣把吸管從杯子裡拉出來
  3. 確認在手指堵住的狀態下,吸管裡的水會留住,不會流出來
  4. 也確認手指一放開,水就會從吸管流下來

手指堵住的時候,吸管內部、水下方那段空氣的壓力,會和外面的大氣壓取得平衡,撐住水。一放開手指,這個平衡就被打破,大氣壓從下方把空氣推進去,水就落下來了。

總結

能用吸管喝到飲料,並不是因為嘴巴的力量直接拉扯液體。而是嘴巴把吸管內的空氣吸出,使吸管內部的氣壓下降,讓外面的大氣壓相對變強,把液體往上推的結果。這個「大氣壓往上推」的機制雖然有理論上的極限高度,但對一般的吸管來說,餘裕大到完全不成問題

用吸管喝東西時,出力的人不是你。
你只是替這股名為大氣的巨大力量,開了一道小小的「縫隙」而已。

同樣是大氣壓、方向卻相反的例子,還有倒過來的寶特瓶為什麼水會咕嚕咕嚕斷斷續續流出,也歡迎一併閱讀。在那個例子裡,大氣反而是攔住水的那一方。

想知道更多 ― 用語、數值、與教科書的連結從國中理化到目前仍在研究中的主題,都會清楚標示程度
接下來出現的標籤說明
  • 國中國中理化課會學到的範圍
  • 高中高中「物理基礎」會學到的範圍
  • 高中+高中「物理」,或教科書中發展、專欄性質的內容
  • 大學高中不會學到、大學專業科目(流體力學)的內容
  • 研究中連大學都還沒當作「定論」教授、研究者目前正在探究的內容

國中用語:與吸管有關的詞彙

高中用算式確認:大氣壓能把水推到多高

從大氣壓的大小,試著計算理論上能把水推上去的極限高度。

① 先看算式本身

極限高度 = 大氣壓 ÷(水的密度 × 重力加速度)

大氣壓約為101325 Pa(帕斯卡)
水的密度1000 kg/m³
重力加速度約9.8 m/s²

這個算式,求的是「被推上去的水柱重量所造成的壓力」,恰好與「大氣壓」相等時的高度。

② 實際計算看看
水的密度 × 重力加速度1000 × 9.8 = 9800
大氣壓 ÷ (水的密度×重力加速度)101325 ÷ 9800 ≒ 10.34
極限高度約 10.34 m

理論上,光靠大氣壓能把水推上去的極限,計算結果約為10.34公尺。這相當於大樓3〜4層樓的高度

拿一般吸管的長度(代表性參考值20cm,即0.2m)來比較看看。

極限高度是吸管的幾倍10.34 ÷ 0.2 ≒ 51.7
極限高度是吸管的幾倍約 51.7 倍

計算結果顯示,一般吸管的長度,僅是這個理論極限的五十分之一左右。正因如此,我們才能完全不用在意這個極限,開心地用吸管喝飲料。

※ 大氣壓會因地點與天氣而略有變動,這裡的數值為代表性參考值。

高中+托里切利的真空與水銀實驗

1643年,托里切利進行了一項實驗:在一根一端封閉的長管中裝滿水銀,再把開口那端倒立放進裝有水銀的容器中。結果,管中的水銀下降到某個高度(換算成現在的單位約76cm)就停住,管子上方形成一段空無一物的空間(真空)。由於水銀的密度比水大得多,即使是同樣的大氣壓,能推上去的高度也遠比水低。這個實驗,被視為史上首次以定量方式呈現「大氣壓」這個概念的重要實驗

大學與流體力學中「虹吸原理」的差異

與吸管類似的現象,還有虹吸,也就是利用管子把液體從高處移到低處的現象。虹吸原理也和大氣壓有關,但主要驅動液體流動的因素,是液體本身重量造成的壓力差,這和用吸管喝東西時力的作用方式並不相同。在流體力學中,液體的運動,被認為是壓力、重力、黏性等多種因素共同決定的

研究中尚未釐清的部分

一根吸管背後的大氣壓物理,其實一路連結到生物體的構造,甚至最先進的醫療技術。

與教科書的連結(依程度分類)

程度科目・單元對應本文何處
國中理化・氣體與壓力氣壓、真空、壓力差等基本用語
高中物理基礎・壓力與力的平衡由大氣壓求極限高度的計算
高中+物理・氣體與壓力的歷史托里切利的真空實驗
大學流體力學與虹吸原理的差異
研究中微流體工程・生物流體力學(研究中)微流道控制技術、生物吸取機制的研究
參考・出處
  1. 物理基礎教科書中,關於大氣壓與帕斯卡原理的解說。
  2. 物理學史相關資料中,關於托里切利真空實驗的記述。
  3. 流體力學相關教科書中,關於虹吸原理的解說。
  4. 微流體工程領域中,關於利用微小流道操控液體之技術的研究綜述。
  5. 生物流體力學領域中,關於蜂鳥吸蜜機制的研究綜述。

※ 大氣壓、密度等數值為代表性參考值,實際數值會因環境條件而變動。

※本文為一般大眾科普解說。關於喝飲料時的安全方式(如避免嗆到等注意事項),請視需要參考醫療機構提供的資訊。