大家都見(jiàn)過(guò)高壓電塔吧
雖說(shuō)它設(shè)計(jì)時(shí)
就在安全上考慮得很周全
但這件事千萬(wàn)不要在附近做哦

Q1

為什么水蒸氣的液化和凝華需要凝結(jié)核？

by 匿名

答：

這個(gè)問(wèn)題看來(lái)是認(rèn)真讀了之前第328期問(wèn)答中有關(guān)“飛機(jī)拉線”問(wèn)題的回答??（日光燈會(huì)把人曬黑嗎？什么光會(huì)曬黑人？| No.328）。首先說(shuō)明，在第328期中，提到的凝結(jié)核是指大氣中存在的氣溶膠質(zhì)粒，其可以使得高層大氣中的水蒸氣分子以其為中心進(jìn)行液化、凝華，而并非指水蒸氣的液化和凝華必須要有凝結(jié)核（特指此類氣溶膠）的存在。（通過(guò)改變溫度和壓強(qiáng)是最直接的引起相變的方法，此外，均相成核原理也可以使物質(zhì)自發(fā)成核并發(fā)生相變）

那么，為什么在凝結(jié)核的作用下，水蒸氣可以液化和凝華呢？這是因?yàn)樵诟邔哟髿庵校捎诘蜏氐蛪涵h(huán)境的存在，通常在富有水汽的區(qū)域，其中環(huán)境水汽含量都超過(guò)了其飽狀態(tài)下的水汽含量，從而形成過(guò)飽和蒸汽。過(guò)飽和蒸汽極易在凝結(jié)核的存在下液化或凝華（即經(jīng)歷相變），這一點(diǎn)可以類比下面過(guò)飽和溶液結(jié)晶的現(xiàn)象。

例如，制備過(guò)飽和乙酸鈉溶液，并使用玻璃棒蘸取無(wú)水乙酸鈉伸入過(guò)飽和溶液中，可以看到，過(guò)飽和溶液立即以玻璃棒為中心形成結(jié)晶核經(jīng)歷相變，從而變成乙酸鈉晶體。這是因?yàn)樵谶^(guò)飽和溶液中，其溶質(zhì)的溶解量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同外部條件下，飽和溶液中物質(zhì)的溶解度。此時(shí)，過(guò)飽和溶液處于不穩(wěn)定平衡，經(jīng)過(guò)外部引入結(jié)晶核的擾動(dòng)，其穩(wěn)定狀態(tài)被迅速破壞，從而開(kāi)始相變。

現(xiàn)在回到上面所述凝結(jié)核對(duì)于水蒸氣的作用。大氣中存在的氣溶膠（通常直徑在幾微米到幾十微米之間[2]）在這一團(tuán)過(guò)飽和蒸汽看來(lái)就相當(dāng)于引起擾動(dòng)的雜質(zhì)，其存在首先使得其周圍的過(guò)飽和蒸汽開(kāi)始相變，形成了局域的密度漲落。此后，這些第一批相變的水分子又影響其周圍的過(guò)飽和蒸汽，從而使得相變過(guò)程不斷擴(kuò)散，從而形成了以凝結(jié)核為中心的液化和凝華現(xiàn)象。

參考資料：

[1] 過(guò)飽和溶液，輕輕接觸就可以結(jié)晶 - 西瓜視頻

[2] condensation nucleus | meteorology | Britannica

by Callo

Q.E.D.

Q2

玻璃材質(zhì)可以被做成導(dǎo)線嗎？

by 匿名

答：

一般來(lái)說(shuō)，玻璃是非晶無(wú)機(jī)非金屬材料。對(duì)于常規(guī)電壓和常規(guī)頻率的電輸運(yùn)，這類材料基本就是各種離子化合物形成的混合物，里面既沒(méi)有巡游電子，也沒(méi)有可以遷移的帶電粒子?？梢韵胂筮@類材料的導(dǎo)電性能是非常差的，基本可以說(shuō)是“幾乎不導(dǎo)電”，這玩意兒實(shí)在不適合做導(dǎo)體。

但是！話也不能說(shuō)得那么絕對(duì)。從導(dǎo)電性的角度上說(shuō)，如果在玻璃的表面鍍膜，那玻璃還是有可能導(dǎo)電的，例如ITO玻璃。從“制作”導(dǎo)線的角度上說(shuō)，玻璃雖然做不了導(dǎo)體，但是可以做包著導(dǎo)線的那層絕緣體啊。（當(dāng)然這也是“可以但沒(méi)必要”，因?yàn)槲覀冇邢鹉z...這種能彎能折能拉的高強(qiáng)度耐熱絕緣材料.....）

除此之外，我們甚至還可以稍微引申一點(diǎn)導(dǎo)線的定義，如果認(rèn)為導(dǎo)線就是傳熱、傳電流或者電磁波。那么如果我們的這個(gè)導(dǎo)線，里面走的是頻率更高的電磁場(chǎng)而不是家用電(50或60Hz)...比如可見(jiàn)光(約10^14Hz)...那玻璃纖維就真的有了用武之地了。

by Luna

Q.E.D.

Q3

為什么有些人的汗液是臭的，有些人的卻是無(wú)味甚至香味？

by 我不道啊

答：

想要回答這個(gè)問(wèn)題，我們需要先了解一下汗液的組成成分。汗液中98~99%為水，剩下部分的主要成分為氯化鈉，還有少量尿素、乳酸、氨、脂質(zhì)和其他鹽類（鎂鹽、鐵鹽等）。其中絕大部分物質(zhì)本身是沒(méi)有味道的（補(bǔ)充一點(diǎn)，汗液中的氨本身雖然有味道，但在由于其濃度在大部分人汗液中含量很低，因而不是產(chǎn)生汗味的決定因素）。

之所以有“汗味”，是由于皮膚表面的細(xì)菌將汗液中的脂質(zhì)分解成“有味道”的小分子有機(jī)物等。當(dāng)這些物質(zhì)濃度適當(dāng)時(shí)，構(gòu)成人的體味，且由于每個(gè)人皮膚的細(xì)菌種類都不同，每個(gè)人的體味也不同。但當(dāng)這些物質(zhì)濃度較高時(shí)，就產(chǎn)成了令人不愉快的臭味。因而，當(dāng)某人排出汗液中脂質(zhì)含量較高、或在大量出汗后未清理的情況下，皮膚表面的細(xì)菌大量代謝汗液中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等，聞起來(lái)就“臭臭的”。

總結(jié)下來(lái)，人產(chǎn)生的汗液是否有味道、有什么樣的味道，主要取決于三點(diǎn)：自身排汗量、皮膚表面細(xì)菌的種類、以及自身的代謝能力。

參考資料：

[1] 汗液?- 維基百科

by 冬眠愛(ài)好者

Q.E.D.

Q4

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，非晶體有固定的沸點(diǎn)嗎？

by 寧?kù)o

答：

非晶體沒(méi)有固定的熔沸點(diǎn)，初高中的教科書上甚至以此作為晶體和非晶體的判別依據(jù)，但是我們應(yīng)該如何從微觀角度上理解這一現(xiàn)象呢？從微觀組成上來(lái)說(shuō)，晶體當(dāng)中的原子形成了整齊的排布（結(jié)晶），每一個(gè)原子的周圍環(huán)境都是一樣的。與之相對(duì)應(yīng)的非晶體里的原子排布則相對(duì)混亂，每一個(gè)原子的周圍環(huán)境都可能不同。如果升溫晶體，在達(dá)到一個(gè)特定溫度時(shí)，晶體中的原子會(huì)一致地掙脫周圍環(huán)境的束縛（變成液體）。而從微觀的角度看，非晶體中的微觀粒子會(huì)有一部分掙脫束縛而另一部分沒(méi)有。隨著溫度的升高，非晶體就會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)失去固體的性質(zhì)而表現(xiàn)出液體的性質(zhì)。最終變成液體。

一個(gè)典型的例子是熔融狀態(tài)下的玻璃。玻璃在吹制的過(guò)程中，能拉能彎能扭，這顯然不是固體該有的性質(zhì)，但是它又不像流體那樣灘成一坨沒(méi)法成型。這就是一種熔融狀態(tài)的非晶體的性質(zhì)。

參考資料：

民間匠人烈火中吹出精致手工玻璃

by Luna

Q.E.D.

Q5

腳長(zhǎng)的人是不是更容易被跨步電壓電死？？

by 可控核聚變

答：

先說(shuō)結(jié)論：真正打敗你的不是天真，是“無(wú)鞋”。

首先，什么是跨步電壓呢？我們知道，不論是閃電還是高壓電塔，在對(duì)地產(chǎn)生電擊時(shí)，能量會(huì)慢慢在地面消散(并非瞬間消失于大地，閃電大約維持1秒至數(shù)秒之間，高壓電視接地情況而言，最壞情況是持續(xù)放電)，而不幸在周圍電位分布區(qū)行走的人，其兩腳與大地形成通路，之間的電壓會(huì)形成跨步電壓(Step Voltage) 。距電流入地點(diǎn)越近，跨步電勢(shì)就越高。另外泥土本身也有電阻阻值，令不同距離下產(chǎn)生不同的電位差，當(dāng)步履愈大，兩腳之間的電壓差便愈大。

另外按中國(guó)安全協(xié)會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，8-10毫安的交流、50毫安左右的直流電流或者40伏特左右的電壓是一般人體承受的最大范圍，超過(guò)這個(gè)數(shù)值就會(huì)被電擊傷。

所以除非你的腳特別異于常人或者你是閃電俠的后裔，這個(gè)關(guān)系還是不大的，不如穿一雙絕緣鞋。

我們不妨重點(diǎn)關(guān)注一下，萬(wàn)一遇上類似情況時(shí)，該怎么辦呢？好的做法應(yīng)該是最小步履慢慢移動(dòng)直到離開(kāi)帶電區(qū)域（多遠(yuǎn)距離才是安全區(qū)域這也不好說(shuō)，因?yàn)楦鞯赝寥啦灰粯?，而且就算是同一片土地水份含量也可能不一樣，只能說(shuō)愈遠(yuǎn)愈安全）。當(dāng)無(wú)法以最小步履慢慢移動(dòng)時(shí)，可以考慮單腳跳或雙腳跳，只是一不小心失衡倒下時(shí)，可能就會(huì)產(chǎn)生意外。對(duì)了，像如下這種作業(yè)車工作時(shí)大家同樣要注意避開(kāi)，可能也會(huì)有隱含風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)一下就是，跨步電壓雖危險(xiǎn)，平時(shí)留心不可閑。大小誘因主要有：接地電流大小、鞋的材質(zhì)、地面特征、兩腳之間的距離等。

最后，希望大家永遠(yuǎn)不會(huì)用到這次的分享。

參考資料：

[1] 袁小雷.淺談跨步電壓觸電[J].建筑安全,2004(11):23.

[2] 跨步電壓-電氣生涯

[3] 人體觸電傷害因素-中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì)

by 十七

Q.E.D.

Q6

為什么大氣層會(huì)有一個(gè)臭氧層？它不會(huì)分散在大氣中嗎？

by 小號(hào)Yoda

答：

首先我們來(lái)介紹臭氧是什么：臭氧（O3）是天然大氣的重要微量組分，大氣中的氧分子在太陽(yáng)輻射的作用下分解成氧原子后，氧原子又與周邊氧分子結(jié)合，可以形成O3，因此，臭氧含有3個(gè)氧原子，在常溫下，它是一種有特殊臭味的藍(lán)色氣體。

臭氧層是什么：臭氧停留的位置是與地面相距15km的高空中，但最高不超過(guò)50km，形成的空氣層被人們稱為臭氧層。

臭氧層具體形成原因可簡(jiǎn)述為：由于水的不斷光解和植物的光合作用，氧的濃度逐漸增高。在紫外光的作用下，一部分氧氣可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞酢Ｓ钟捎诔粞醯捏w積大于氧氣，慢慢下降到臭氧層底層，但是經(jīng)過(guò)多種環(huán)境變化以及光化學(xué)反應(yīng)綜合作用，臭氧變得不穩(wěn)定，從而又變回氧氣。由以上反應(yīng)過(guò)程可知，大氣中維持著氧氣與臭氧的動(dòng)態(tài)平衡，從而形成臭氧層。臭氧只占整個(gè)大氣層的極小一部分, 但它卻對(duì)保護(hù)人類安全有著重要的作用。

臭氧在大氣中分布：臭氧在大氣中通常分布在兩層，即對(duì)流層和平流層中。對(duì)流層的厚度，從近地面向高空10千米-15千米的范圍內(nèi)，對(duì)流層中的臭氧對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境是有害的。對(duì)流層向上至大約50千米左右的范圍，就是通常所稱的平流層；15千米-50千米平流層保存了大氣中90%的臭氧，主要作用吸收短波紫外線，形成了一個(gè)較為穩(wěn)定的富含臭氧的大氣層。

參考資料：

[1] 環(huán)?？破肇裁词浅粞?，它在大氣中是怎么分布的？

[2] 臭氧層：地球生命的“保護(hù)傘”-中國(guó)科普網(wǎng)

[3] 令人又愛(ài)又恨的臭氧-中國(guó)科學(xué)院

[4] 《臭氧層破壞》專題設(shè)計(jì)案例——高中研究性學(xué)習(xí)課程體系:環(huán)境主題--《中學(xué)地理教學(xué)參考》2005年Z1期

[5] 臭氧層為何能夠保護(hù)地球_高清1080P在線觀看平臺(tái)_騰訊視頻

by 掃地僧

Q.E.D.

Q7

為什么噴壺可以把水噴成霧狀？

by 一個(gè)好奇的人

答：

想象一下，我們握緊噴壺的手柄，擠壓噴頭的彈簧，把空氣壓縮推入小腔體內(nèi)，進(jìn)而產(chǎn)生急速的氣流。此時(shí)噴嘴的空氣流速大，壓強(qiáng)小，噴嘴處與噴壺體內(nèi)形成氣壓差，根據(jù)伯努利定律，下面的水就會(huì)被大氣壓壓上來(lái)。在壓力一定的情況下，面積越小，壓強(qiáng)越大，而噴壺的噴嘴都是由很多面積很小的孔組成，在我們使用較小的力時(shí)容易獲得較大的壓強(qiáng)。所以上來(lái)的水在高壓強(qiáng)作用下又被急速的氣流沖散撕裂成非常小的小水珠不斷地飛出去，以我們?nèi)庋鄣姆直媛士磥?lái)就是霧狀。

參考資料：

[1] 噴壺原理

by 深淺

Q.E.D.

Q8

為什么雞蛋加熱能變成固體？還是說(shuō)熟雞蛋不算固體？

by 匿名

答：

雞蛋加熱變成固體的過(guò)程是蛋白質(zhì)受熱變性的過(guò)程。

首先熟雞蛋算固體，但是其中含有蛋白質(zhì)、水等多種物質(zhì)，是混合物。物態(tài)上常說(shuō)的固態(tài)往往指某一種純凈物處于具有穩(wěn)定形狀的狀態(tài)，其形狀不會(huì)適應(yīng)容器形狀而改變，即不表現(xiàn)出流動(dòng)性。而對(duì)于混合物，往往其中某一種組分會(huì)作為溶劑存在，而其他的物質(zhì)看做是“溶于”溶劑中。比如生雞蛋是蛋白質(zhì)為主的固態(tài)物質(zhì)溶于水中，因此整體呈現(xiàn)液態(tài)，屬于膠體。而熟雞蛋是液態(tài)的水穿插在蛋白質(zhì)形成的固態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，因此更嚴(yán)格說(shuō)是固態(tài)溶液。

那么加熱時(shí)，蛋白質(zhì)如何變性？首先要了解一下蛋白質(zhì)的構(gòu)成。各種氨基酸通過(guò)脫水縮合形成肽鍵聚合成長(zhǎng)鏈，稱為肽鏈。肽鏈會(huì)進(jìn)行折疊以及成鍵而具有三維結(jié)構(gòu)。折疊后的多條肽鏈之間會(huì)進(jìn)一步組合、成鍵，構(gòu)成蛋白質(zhì)。因此正常情況下近球狀的蛋白質(zhì)會(huì)以顆粒形式溶解在水中形成膠體。

但是烹飪時(shí)加熱可能會(huì)破壞掉除了肽鍵之外的幾乎所有的成鍵，因此本具有三維結(jié)構(gòu)的顆粒狀蛋白質(zhì)會(huì)解體成長(zhǎng)鏈形式，而多個(gè)蛋白質(zhì)的長(zhǎng)鏈之間可能會(huì)成鍵，這樣整體會(huì)連成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。這時(shí)水便只能分散開(kāi)跑到這些網(wǎng)絡(luò)的間隙中，無(wú)法使整體呈現(xiàn)流動(dòng)性。

參考資料：

[1] Why Does an Egg Becomes Solid Upon Heating?

[2] 溶液 - 維基百科

by 云開(kāi)葉落

Q.E.D.

Q9

BCS理論的具體解釋是什么？

by 匿名

答：

超導(dǎo)體的重要性質(zhì)之一是零電阻。電阻的來(lái)源在經(jīng)典解釋下可以看作電子與原子晶格發(fā)生碰撞（或者說(shuō)散射），導(dǎo)致其將部分能量轉(zhuǎn)移給晶格，宏觀表現(xiàn)為導(dǎo)體通電流發(fā)熱。

假設(shè)真空中的電子是相互排斥的。然而在導(dǎo)體中，晶格和電子的相互作用可以誘導(dǎo)出電子之間的吸引，這種吸引可以克服電子間的排斥，讓電子在極低溫下兩兩配對(duì)，我們稱之為庫(kù)珀對(duì)(BCS中的C：Cooper)。電子是費(fèi)米子，但配對(duì)后變成玻色子，不再受到泡利不相容原理的限制，也就意味著，多個(gè)庫(kù)珀對(duì)可以處于同一量子態(tài)，也就是發(fā)生了凝聚。

在極低溫下，庫(kù)珀對(duì)形成了玻色愛(ài)因斯坦凝聚體，并且保護(hù)著電子，讓其不與晶格發(fā)生損失能量的散射?；蛘哒f(shuō)，庫(kù)珀對(duì)的產(chǎn)生使得系統(tǒng)的能量更低了，要回到正常態(tài)反而需要更多的能量（也就是產(chǎn)生了能隙）。只要溫度沒(méi)有達(dá)到讓晶格振動(dòng)具有足以破壞庫(kù)珀對(duì)的能量，系統(tǒng)就無(wú)法從超導(dǎo)態(tài)回到正常態(tài)，庫(kù)珀對(duì)就能一直通過(guò)相互吸引保持兩個(gè)電子的總動(dòng)量不變，電子也就不會(huì)因?yàn)楹途Ц裆⑸鋼p失能量。當(dāng)然，超導(dǎo)電流是存在上限的，當(dāng)電流過(guò)大，以至于電子定向移動(dòng)的動(dòng)能足以破壞庫(kù)珀對(duì)時(shí)，超導(dǎo)態(tài)也會(huì)被破壞。

這是BCS理論對(duì)零電阻性的微觀圖像解釋。這一理論以三位提出者翰·巴丁、利昂·庫(kù)珀和約翰·施里弗的名字首字母BCS命名，他們因此榮獲1972年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

by 黃水機(jī)

Q.E.D.

#本期答題團(tuán)隊(duì)

Callo、Lunna、冬眠愛(ài)好者、十七、掃地僧、深淺、云開(kāi)葉落、黃水機(jī)

編輯：牧羊