如果有一天高级文明路过太阳系
恰巧发出一束“看不见”的光
所以错过发现他们的时机了？
问答导航 Q1 全身都出汗，为什么足部经常是味道最大的？ Q2 不断的将地球上的物质运上月球，地月关系会如何改变？ Q3 为什么有些化学反应可逆，有些不可逆？它们的区别是什么？ Q4 科学家们，能否解释一下小孩子玩的彩色水画本是什么原理吗？ Q5 有些材料被光照一段时间后在黑暗处会自动发出荧光，这是什么原理？ Q6 初中物理课提到的小孔成像现象，这个像究竟是不是实像？ Q7 固态电池和液态电池，仅提升安全性？电池容量会增加吗? Q8 请问：为啥没有核动力集装箱船？核动力液化天然气船？核动力火车？ Q9 有没有可能有高级文明正好路过太阳系，但没看到我们?
Q1全身都出汗，为什么足部经常是味道最大的?
by 匿名
答： 脚底是人体汗腺的密度较高的部位，因此脚底汗液分泌量相对较多。汗液本身是无味的，臭味的产生通常与细菌相关。脚底出汗较多，为细菌和真菌的生长提供了温暖且湿润的环境。当细菌分解汗液中的有机物时，会产生挥发性物质（如脂肪酸、氨类等），这些物质就是我们所闻到的臭味。特别是穿着密闭、不透气的鞋子时，脚部汗水无法蒸发，加重了细菌的滋生，导致味道更浓。同样，如果脚部清洁不够，或没有定期更换袜子，汗水与污垢积累，细菌更容易繁殖，臭味也会更加明显。所以为了避免脱鞋时的尴尬，平时要做好足部清洁，保持足部干燥、通风。另外，足部真菌感染，也有伴有脚臭的症状，同时具有一定的传染性。这样看来，脚臭不仅是一件尴尬事，它事关身体健康，若有皮肤皮损、角质增厚、水泡且伴有瘙痒等症状，需要及时去医院就诊。 参考文献： . 庞华威.应对脚臭,试试这几招[J].家庭医药(快乐养生),2014,(05):55 by Sid Q.E.D.Q2不断的将地球上的物质运上月球，地月关系会如何改变？如:之间的距离、飞行物带来的能量转移...
by 匿名
答： 根据万有引力定律可以得知 可知，如果不断将地球上的物质运送到月球上，那么M开始减小，m开始增大，当二者质量相近时万有引力达到最大，所以月球也会先逐渐靠近地球，之后随着M越来越小，地球又会逐渐远离月球。 by 蓝多多 Q.E.D.Q3为什么有些化学反应可逆，有些不可逆？它们的区别是什么?
by 匿名
答： 我们可以从化学势的角度来看这个问题。在恒温恒压条件下，化学反应的自发性可以通过比较反应物和生成物的化学势来判断。化学势是吉布斯自由能对粒子数的偏导数，即在温度和压力保持不变的条件下，系统吉布斯自由能随粒子数变化的速率。这个定义揭示了化学势与系统粒子数变化时能量变化的关系，是热力学平衡状态的一个基本描述。不过动力学的角度来看，化学势与反应物和产物在反应过程中的浓度变化有关，它影响着反应的速率和方向。因此化学势的解释既包含了热力学的静态描述，也关联到动力学的动态过程。物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相，当物质在两相中的化学势相等时，相变过程停止，系统达到平衡态。反应前后的两相都有一定的化学势，只不过是谁高谁低的问题。而浓度、温度、压力可以逆转这种化学势的差异，因此理论上，所有化学反应都是可逆的，只是有些逆反应的速率非常慢，以至于在实际观察中可以忽略不计，从而被认为是不可逆的（这里需要注意，前提是这是一个化学反应，就是这个反应能发生）。 再进一步解释一下，我们都知道一个体系的吉布斯自由能总是趋向于最小。也就是说一个体系的自发变化达到终点的时候吉布斯自由能是最小值。一个化学反应能够自发进行，说明产物的吉布斯自由能比反应物的低。但是反应却不一定能进行到底，这是由于反应物和产物混合同样能降低吉布斯自由能，也就是说反应物和产物的混合来降低系统吉布斯自由能和反应物转化成产物来降低系统的吉布斯自由能，这两种方式之间存在竞争。如果混合方式降低系统吉布斯自由能的程度足够大，那么就有明显的不彻底反应。 by opzk Q.E.D.Q4科学家们，能否解释一下小孩子玩的彩色水画本是什么原理吗?
by 匿名
答： 儿童水画本的常见层结构如下图所示： 彩色水画本主要基于油墨、纸张和水的特性来实现图画显色的。整个显色原理简单来说就是：当水接触到油墨层时，油墨层从白色变透明，就会显示出底色层预设好的颜色花样。随着水分蒸发，油墨层逐渐恢复原样，慢慢覆盖底色层，颜色消失。 接下来想简单说明一下油墨的变色机制。【为什么不说纸张和水的？速速回去补课！毛细现象详解请见.水的浸润详解请见】水画本上的油墨通常是遇水变透明的油墨（例如某厂家出产的LD-W3018），这种油墨通常由水性丙烯酸树脂液、去离子水、乙醇、丙二醇丁醚、分散剂、消泡剂等材料组成，其中水性丙烯酸树脂液是油墨的主要成分之一，遇水变透明主要靠的就是它，当然高岭土和硅铝酸盐的混合也有这种特性。这种变色特性涉及水合作用：溶质分子或离子与溶剂分子相结合，这种作用会导致油墨的分子结构发生变化。所以当油墨遇到清水时，这些成分就会和水分子结合，改变油墨的光学性质，从而使油墨从白色变为透明。当水分蒸发后，油墨中的水性丙烯酸树脂液和其它成分会恢复到初始状态，使油墨恢复原有的光学性质，以此达到重复使用的效果。 参考文献： 齐新杰,陈健.一种遇水变色且不扩散的油墨及其制备方法和应用[P]. 蹇刚,秦家发,刘文艺.遇水变透明油墨及其制备方法、遇水显色薄膜[P]. by 4925 Q.E.D.Q5有些材料被光照一段时间后在黑暗处会自动发出荧光，这是什么原理？
by 我好累啊我不想高考救命
答： 这种现象称为荧光，其原理是材料中的分子或原子在吸收光能后，电子被激发到更高的能级。在返回基态的过程中，多余的能量以光的形式释放出来，这就是我们观察到的荧光。具体来说，当荧光材料吸收了特定波长的光之后，其分子或原子的电子会被激发到一个更高的能级。在激发态，电子通过非辐射跃迁的方式达到最低激发态，然后从最低激发态返回到基态，同时释放出光子，这个过程就是我们看到的荧光。 荧光能够在光照后看到，是因为电子跃迁回基态的时间有延迟，这个过程叫做驰豫。驰豫包括辐射驰豫和非辐射驰豫两种过程。辐射弛豫包括荧光和磷光两种现象，其中荧光是指分子从激发态的单线态回到基态时发射光子的过程。且荧光材料的发光过程不仅仅包括了电子从激发态回到基态的直接跃迁，还可能涉及到更为复杂的机制，如延迟荧光（Delayed Fluorescence）和磷光（Phosphorescence）。荧光的寿命可以从皮秒延伸到亚微秒，而磷光寿命则可以从亚毫秒延伸到数秒或更长，这就是为什么可以在黑暗处看到发光了。 by opzk Q.E.D.Q6初中物理课提到的小孔成像现象，这个像究竟是不是实像？
by 鱿鱼爸
答： 小孔成像确实是实像，它的成像原理是光的直线传播，当光线通过小孔时，物体上部分的光会照射在屏幕的下方，物体下部分的光照射到屏幕的上方，因此屏幕上的像是上下颠倒的实像。 小孔成像示意图 那如何判断是实像还是虚像呢？ 实像是由实际光线汇聚而成，可以在光屏上呈现；虚像是光线的反向延长线，不能再光屏呈现。 小孔成像是中心投影并不是光线汇聚导致，它是光由一点向外散射形成的投影，像的大小可以通过移动成像屏幕来改变。 by 蓝多多 Q.E.D.Q7固态电池和液态电池，仅提升安全性？电池容量会增加吗？
by 溪川上
答： 注：液态电池中，电解液中的溶剂和盐在接触锂金属时迅速还原，会在锂金属表面上产生SEI层。 参考文献： Yin, YC., Yang, JT., Luo, JD. et al. A LaCl3-based lithium superionic conductor compatible with lithium metal. Nature 2023(616):77-83. O. B. Chae, B. L. Lucht, Interfacial Issues and Modification of Solid Electrolyte Interphase for Li metal Anode in Liquid and Solid Electrolytes. Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203791. . . by 4925 Q.E.D.Q8请问：核反应堆小型化，可否装在汽车？或者火车？轮船上？有核动力航母，为啥没有核动力集装箱船？核动力液化天然气船？核动力火车？核动力空天探测卫星？往深空探测？
by 溪川上
答： 目前核反应堆小型化技术仍面临诸多困难，即使假设已成功完成小型化，将其运用到汽车、火车等载具上，依然要面临这诸多难题： （1）载具的重量限制。尽管可以完成核反应堆的小型化，但其需要复杂的屏蔽装置来防止辐射泄漏，而目前常用的防护放射性物质的铅、混凝土等材料都很重，这会增加载具大量的重量，尤其是对汽车，商用轮船中。 （2）载具实际行驶过程中情况的复杂性。汽车，火车等载具在行驶过程中常常遇到加速、减速、转弯、震动与极端天气等情况，这些情况都会对核反应堆产生影响，因此保证核反应堆在这些情况下能够正常工作时非常困难的工作，例如需要复杂的减震和固定装置。 （3）安全性难以保证：安全性可能是火车、汽车、商用轮船与探测卫星等使用核动力最大的阻碍。全世界汽车碰撞的事件几乎每时每刻都在发生，虽然核反应对所使用的区别于原子弹的是低浓铀，但在碰撞过程中核反应堆也是有很大可能性发生爆炸，后果将不堪设想；载具行驶、轮船靠港或探测卫星升空的过程中，都有可能发生核泄漏，对环境的危害也难以想象；像液化天然气船等本身运输的就是易燃易爆的天然气，与核反应堆组合在一起会增加安全风险的复杂性。因此保证安全性可以说是最大的难题。 （4）成本高：核动力载具的制造、运营与维护成本都比传统燃油或燃气载具高很多。因此核动力常常用于航母以及大型破冰船等领域，而商用的集装箱船、液化天然气船、火车等因成本限制难以使用核动力。 以上便是目前核动力普及化面临的主要难题，不过目前许多汽车公司已经推出了核动力汽车的概念车，美国为代表的发达国家也已经在计划使用核动力航天器去探测其他太阳系天体，相信经过科学家们的努力，核动力普及化等很快就能成为现实。 参考文献： 白瑞.(2013).你该知道的核电安全知识.现代职业安全(01),36-38. 蔡章生.(1983).核动力反应堆设计技术.核动力工程(01),93-97. 吴晓春, 孙征, 刘兴民, 李龙, 徐治龙, & 邵静. (2013). 核动力汽车电源可行性研究. 中国原子能科学研究院年报(1), 1. by 凉渐 Q.E.D.Q9有没有可能有高级文明正好路过太阳系，但没看到我们？
by 未知量
答： 从理论上来说，存在这种可能性，但实际可能性很小，原因如下： 光本质上是一种电磁波，其波长范围很广。对于人类而言，可见光的波长范围大致为 380 至 780nm，只是所有电磁波中很小的一段，超出这个范围的光，人无法用眼睛直接感知。而不同生物的视觉系统存在差异，能看到的“可见光”范围也不同，地球上例如响尾蛇能够看到红外线、蜜蜂能够看到紫外线，对于其他文明生物来说，他们的”可见光”的波长范围也可能与人类不同，因此路过太阳系时可能无法直接用眼睛观察到我人类所看到的可见光。 但实际上，地球等星体时时刻刻都在发出各种波长的电磁波信号，可能某段电磁波信号的波长恰好在该文明生物的“可见光”范围内，因此该文明还是能够用视觉观测到我们，只是可能与我们眼中的世界不同。 此外，目前人类主要通过电磁辐射等手段来寻找外星文明，对于高等文明来说，他们的探测手段应该会更加先进，若经过太阳系时，大概率会用视觉探测以外的手段探测到我们的存在，因此题主所说的这种情况可能性不大。 参考文献： 叶书. (2023). 谁为我们选择了可见光. 大科技:科学之谜(A). 季江徽, & 张牛. (2008). 太阳系外行星探测方法和空间计划. 天文爱好者(4), 3. by 凉渐 Q.E.D.投票
本期答题团队
opzk、蓝多多、Sid、凉渐、4925
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