คำถามคือ เมื่อนำก้านกรวยเสียบลงในจุกยางที่เจาะรูไว้แบบแน่นพอดี ไม่ให้อากาศเข้าออกได้ เมื่อนำไปปิดขวดแล้วกรอกน้ำผ่านกรวย ผลจะเป็นอย่างไร ?
จะเห็นว่า เมื่อกรอกน้ำผ่านกรวยลงขวดรูปชมพู่ขนาดเล็ก 125 มิลลิลิตร น้ำจะไหลลงเล็กน้อยและค่อย ๆ หยดช่วงหนึ่งจนกระทั่งหยุด ทำไมเป็นเช่นนั้น ?
เมื่อกรอกน้ำใส่ขวดใหญ่ขึ้นขนาด 500 มิลลิลิตร น้ำจะไหลรินช้า ๆ จนกระทั่งน้ำสูงระดับหนึ่ง จึงเริ่มหยดแล้วหยุดในที่สุด เช่นเดียวกับขวดพลาสติก
ปริศนาที่ซ่อนอยู่ในเรื่องนี้คือ ความดัน ซึ่งมีค่าเท่ากับ
P มีหน่วยเป็น N/m2 หรือ ปาสคาล ( Pa ) ดังนั้น ความดันเนื่องจากน้ำหนักของของเหลวเช่นน้ำจะมีค่าเท่ากับ
เมื่อ คือ ความหนาแน่นของของเหลว
h คือ ความลึกวัดจากผิวของของเหลว
g คือ ค่าความเร่งโน้มถ่วง
จากสมการที่ (1) จึงสรุปได้ว่าของเหลวชนิดเดียวกัน ระดับลึกเท่ากัน มีความดันเท่ากัน เมื่อทดลองหาความดันเนื่องจากความดันบรรยากาศ เราใช้ปรอทเทใส่อ่างแล้วใส่หลอดยาวประมาณ 1 เมตร ปิดปากหลอดไปคว่ำในอ่าง ดังรูป
ที่จุด ก. และจุด ข. อยู่ระดับลึกเท่ากันและเหมือนกัน ความดันเท่ากัน
ในการทดลองที่ความดันปกติหรือความดัน 1 บรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล h ของปรอทจะเหลือในหลอดเท่ากับ 760 มิลลิเมตร จึงทำนายความดันโดยกรมอุตุนิยมวิทยาว่าความดัน 760 มิลลิเมตรของปรอทจะมีความดันเท่ากับ
= 13.6 × 103×9.81 ×0.76 Pa
= 1.01 × 105 Pa
หรือประมาณหนึ่งแสนปาสคาล
ความดันสัมบูรณ์ (P) = Pair + Pg …………… (3)
เมื่อพิจารณาการกรอกน้ำลงขวดปกติโดยใช้กรวย เมื่อเทน้ำลงไป น้ำจะไล่อากาศออกมาทางปากขวดและน้ำจะไปแทนที่อากาศ เนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ แต่เมื่อปิดปากขวดด้วยจุกยาง อากาศในขวดไม่สามารถออกมาได้ เมื่อกรอกน้ำลงไปได้ระดับหนึ่ง ปริมาตร ( V ) ของอากาศหนีออกไปไม่ได้ ความดัน ( P ) จึงมีค่าเพิ่มขึ้น
เนื่องจากผลคูณของ V กับ P มีค่าคงที่ที่อุณหภูมิคงที่ตามกฎของบอยล์ (Boyle’s law) เมื่อความดันของอากาศในขวดเพิ่มขึ้นจนถึงค่าหนึ่ง จะเท่ากับความดันสัมบูรณ์ คือ ผลรวมของความดันบรรยากาศภายนอกกับความดันเกจจากน้ำในกรวยที่ค้างอยู่ จะทำให้เข้าสู่สภาวะสมดุลความดัน น้ำจึงไม่ไหลลงผ่านกรวย และนี่คือคำตอบของปริศนานี้