燒水過程中

水快開了的時(shí)候

會(huì)聽到“嗚嗚嗚”的聲音

而當(dāng)聲音開始收，突然變小的時(shí)候

水就開了

這就是人們常說的

“開水不響，響水不開”

那么，開水不響的原因又是什么呢？

1

Q：在燒開水的時(shí)候，為什么人們常說：“開水不響，響水不開”？

by 匿名

當(dāng)我們?cè)诩訜嵋粔厮倪^程中，水的受熱是不均勻的，即越靠近壺底（假設(shè)底部受熱）的水加熱的越快，此時(shí)水中的溫度也是不均勻的，當(dāng)?shù)撞克疁剡_(dá)到汽化溫度（燒開了）時(shí)，其他地方仍未達(dá)到此溫度（沒燒開），底部產(chǎn)生的氣泡同時(shí)會(huì)因?yàn)楦×ι细?，在上浮過程中與沒燒開的水接觸發(fā)生熱傳遞后，氣泡中的的溫度、壓力都會(huì)減小，雖說氣泡外部的壓力也會(huì)變小，但是外部壓力的變化遠(yuǎn)不如內(nèi)部壓力變化劇烈，然后氣泡就會(huì)由于壓力差的原因縮小或者破裂，在水中產(chǎn)生劇烈震蕩，這就是我們所說的“響水不開”。隨著對(duì)水繼續(xù)加熱，整體水溫均已達(dá)到沸點(diǎn)，此時(shí)水中的氣泡不會(huì)因?yàn)槭芾涠湛s，相反，氣泡在上升過程中外部壓力減小，從而氣泡會(huì)發(fā)生膨脹并迅速上浮，沒有明顯的震蕩現(xiàn)象，即所謂的“開水不響”。

By Guomazing

2

Q：摩擦為什么能生熱？

by 匿名

首先我們要明白溫度是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀呈現(xiàn)，可以理解為一種物體的溫度高，物體本身或者物體引起的周圍介質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈。當(dāng)我們通過摩擦生熱，宏觀上可以講機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，而摩擦力本質(zhì)上是電磁相互作用力，若不考慮具體的微觀過程（實(shí)際上視情況而定，是幾種復(fù)雜相互作用機(jī)理的共同作用），摩擦生熱可理解為通過摩擦力這種電磁相互作用力將外力所做的功轉(zhuǎn)化為了物體的內(nèi)能。

By Guomazing

3

Q：從光電效應(yīng)中想到，如果物質(zhì)被打出電子，逸散到空氣中，為什么不會(huì)使空氣帶電呢？

? ? ?by?匿名

從理論上說，電子在內(nèi)的電離輻射是可以將空氣電離的，但是這只在粒子流足夠強(qiáng)的情況下才會(huì)有顯著的現(xiàn)象。例如，在地球大氣層中，有一層大氣被稱為電離層。這里的空氣就會(huì)被太陽(yáng)拋射出的高能粒子（包含了質(zhì)子電子等高能帶電粒子）電離。

在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，兩方面的原因使得逃逸出金屬的電子電離空氣的效應(yīng)極弱。

第一點(diǎn)，逸散到空氣中的電流很微弱，一般只有10-11安培這個(gè)量級(jí)，這個(gè)強(qiáng)度的電子流是很難將空氣電離的。

第二點(diǎn)，光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子能量非常低，逸出金屬之后的能量只有幾個(gè)電子伏特，而擁有0.5兆電子伏特的電子束在空氣中的射程也只有1米左右，所以電子實(shí)際上很難飛得足夠遠(yuǎn)以引起顯著的現(xiàn)象。

這兩個(gè)事實(shí)是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，電子無法將空氣顯著地電離的原因。

By Luna

4

Q：為什么暗光下相機(jī)會(huì)產(chǎn)生噪點(diǎn)，而人眼不會(huì)？

by?匿名

在光線較暗的環(huán)境中，光信號(hào)產(chǎn)生的電信號(hào)相對(duì)而言較弱，這時(shí)照片的信噪比就會(huì)相應(yīng)地降低，光學(xué)和電子學(xué)中的各種隨機(jī)噪聲引起的噪點(diǎn)就會(huì)更顯著，在被拍攝出的照片上噪點(diǎn)也就更明顯。而人眼作為一個(gè)光學(xué)元件，對(duì)光的感知是由視網(wǎng)膜上的視錐細(xì)胞完成的，這種感光過程也會(huì)不可避免地產(chǎn)生所謂的“噪點(diǎn)”。但是，經(jīng)歷了成千上萬年的進(jìn)化，人類的大腦已經(jīng)掌握了酷炫的全自動(dòng)連續(xù)修圖降噪合成技術(shù)，這才讓我們得以在日常生活中幾乎感覺不到這些噪點(diǎn)的存在。

By?Luna

5

Q：為什么百度衛(wèi)星地圖上的正北方向和故宮中軸線不一致？正午時(shí)分影子指向的北方向，和磁北方向，還有衛(wèi)星地圖上的的北方向有什么不同？

by?大自然

衛(wèi)星地圖的南北方向和正午時(shí)分影子的指向都是沿經(jīng)線（子午線）的，所有經(jīng)線交匯于地理北極和地理南極。地理南極和地理北極的連線就是地軸，地球繞地軸自轉(zhuǎn)。由于自轉(zhuǎn)與地球自身的重量分布有關(guān)，地軸相對(duì)于地球的位置是隨時(shí)間變化的，每年移動(dòng)幾厘米。

地磁南北極與地理南北極是不同的。我們可以把地磁場(chǎng)看成一個(gè)磁偶極，即磁感線交匯于兩個(gè)極點(diǎn)。地磁場(chǎng)的S極位于北半球，稱為地磁北極，N極同理。由于地球上的物質(zhì)（主要是液態(tài)鐵組成的外地核）分布在不斷變化，影響了磁場(chǎng)分布，地磁北極的位置也是不斷改變的，目前，地磁北極的移動(dòng)大大加快，以每年幾十公里的速度漂移。

故宮的中軸線與子午線是不重合的，逆時(shí)針方向偏離子午線2度左右。古代技術(shù)水平不夠？不太可能。我國(guó)古代天文歷法數(shù)學(xué)等已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，早在唐朝就準(zhǔn)確測(cè)量了子午線，而故宮中軸線是元代才確定的。中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院的夔中羽老先生發(fā)現(xiàn)，將故宮軸線向北延長(zhǎng)，就從元大都（今北京境內(nèi)）連接到了元上都（今內(nèi)蒙古境內(nèi)）。所以，故宮軸線的偏離，或許是古代君王的心之所向。

By Xuan

6

Q:可以不加含鈣的石膏，用其他方法使豆?jié){沉聚成豆腐嗎？

by?匿名

豆?jié){本身是一種膠體。從原理上講，由豆?jié){“得到”豆腐的原理在于外加的石膏（主要成分是硫酸鈣）引入了鈣離子，中和了豆?jié){膠體表面帶的負(fù)電荷，膠體的穩(wěn)定性被破壞，在范德華力的作用下，膠體粒子相互吸引聚集，從而形成固體，也就是豆腐。

在日常生活中，除了用石膏點(diǎn)豆腐，比較常見的還有利用鹵水點(diǎn)的豆腐。鹵水中的主要成分是氯化鎂，這時(shí)引入的就是鎂離子了，而起到的效果是一樣的。

參考：Shimoyamada M. Processing characteristics of soy protein - curdling property of soy milk. J Cookery Sci Japan 2007; 40(1): 37–40 (in Japanese).

By?Dannis

7

Q:為什么用微波爐加熱整個(gè)雞蛋會(huì)炸，但是如果把雞蛋攪散了再放進(jìn)微波爐就不會(huì)炸？

by 零度酸湯魚

在解釋這個(gè)問題之前，我們首先來了解一下微波爐加熱食物的原理：簡(jiǎn)單來說是靠微波與食物中的水分子或其他相似的“極性分子”發(fā)生“共振”，使分子振蕩加劇，能量升高。當(dāng)我們直接把整個(gè)雞蛋帶殼一起放進(jìn)微波爐中加熱的時(shí)候（危險(xiǎn)操作，請(qǐng)勿模仿），雞蛋內(nèi)部的水被加熱汽化，但由于有外殼，水蒸氣不能逸出，會(huì)導(dǎo)致雞蛋內(nèi)部壓強(qiáng)增大，當(dāng)壓強(qiáng)超過蛋殼的承受極限時(shí)就會(huì)變成“炸蛋”（不帶殼但是蛋黃完整的生蛋也不可以直接加熱）。

但是把雞蛋攪散了再進(jìn)行加熱，或是把煮熟的雞蛋扎幾個(gè)孔，使水蒸氣可以逸出，壓力得到釋放就不會(huì)炸了。

不止雞蛋，很多帶殼帶皮的食物比如葡萄、番茄等放進(jìn)微波爐直接加熱都會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)，所以大家在使用微波爐的時(shí)候，不要圖方便而把整個(gè)雞蛋放進(jìn)去加熱，“炸蛋”有危險(xiǎn)，加熱需謹(jǐn)慎。

By?懶懶的下午三點(diǎn)半

8

Q:許多實(shí)驗(yàn)需要在微重力甚至完全失重情況下進(jìn)行，科學(xué)家在地球上是如何創(chuàng)造微重力環(huán)境的？

by?匿名

眾所周知，重力的大小跟重力加速度密切相關(guān)，所以我們常用重力加速度g來衡量重力的大小。微重力指的是有效重力（重力與運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性離心力的合力）很小，而不是實(shí)際受到的重力小（微重力這一概念嚴(yán)格講是指10-6×g的有效重力加速度）。因此，消除重力效應(yīng)可以有消除重量感知和消除加速運(yùn)動(dòng)兩種基本途徑。

消除重量感知可通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與物理“等效”下落的方式實(shí)現(xiàn)，比如落塔中的自由落體和軌道飛行器的橢圓飛行。消除加速運(yùn)動(dòng)則可通過密度匹配、利用浮力平衡重力等方式可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的懸浮，以使其終末速度（terminalvelocity，即經(jīng)平衡后物體的最終速度）最小化乃至為零。地球表面微重力環(huán)境或效應(yīng)模擬的技術(shù)和裝置主要包括兩類：

①基于“消除重量感知”途徑：包括落塔(落管)、自由下落裝置、鐘擺等；

②基于“消除加速運(yùn)動(dòng)”途徑：包括回轉(zhuǎn)器、旋轉(zhuǎn)（灌流）生物反應(yīng)器、磁懸浮裝置等。

By?懶懶的下午三點(diǎn)半

本期答題團(tuán)隊(duì)

物理所? ?Guomazing、Luna、Xuan

Dannis、懶懶的下午三點(diǎn)半

我們下期再見QwQ