手表明明没有吸力
摁在玻璃上却拔不下来
为什么呢？
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问答导航 Q1 在0摄氏度的环境中，用一台电风扇去吹一盆0摄氏度的水，水面会结冰吗？ Q2 为什么热芝士能拉丝？ Q3 为什么微波炉不能加热两个葡萄？ Q4 蛋白质是怎么变性的？为什么重金属离子可以使蛋白质变性？ Q5 高中熵是描述系统混乱程度的物理量，但是大学熵是和传热相关的，这两个熵有什么关联？ Q6 水管里的水流有水锤效应，那电路中的电流有没有电锤效应？ Q7 秋天的时候，人触碰到某物体被电，只因为空气太干燥吗？被电到时人体会发生什么呢? Q8 您们好！想请教为什么山上的巨石下面会用树枝支撑，这有用吗？ Q9 请问复数有什么物理意义吗? Q10 对于人类，汉字序顺不影响读阅，但是对于AI，汉字的顺序会有影响吗? Q11 如果眼球长成正方体，看见的世界会变吗? Q12 智能手表为什么能贴在高铁玻璃上?
Q1在0摄氏度的环境中，用一台电风扇去吹一盆0摄氏度的水，水面会结冰吗（假设水量足够多）?
by 不想要烤翅
答： 在0℃的环境中，使用电风扇吹拂0℃的水，水面有可能会结冰。这是因为风扇加速了空气流动，促进了水面的蒸发。水蒸发是一个吸热过程，水分子从液态变为气态时，需要吸收热量，这些热量来自水体本身的内能，通常是水结冰的相变潜热。从而让剩余水体的温度维持在0℃，并导致靠近水面的水体开始结冰。此外，环境湿度、风速和气压等因素也会显著影响这一过程。例如，低湿度和高风速的环境下，蒸发速率会更高，蒸发冷却效果更为显著，增加结冰的可能性。风扇通过减少水面附近的水蒸气在空气中分压，进一步加速了蒸发过程，使得更多的热量被带走，促进了结冰。此外，如果水中存在微小的冰核或杂质，这些结晶的起点会促进冰的形成和扩展，进一步加速水面的冻结。 然而，需要注意的是，这个问题并非在“绝对理想”的情况下讨论，实际情况中也并非所有条件都处于平衡态。靠近水面，水体可能处于亚稳态，即虽然水温与环境温度相同，但由于外界扰动（如风吹），水面附近的压强会有所降低。降低压强可以促使水向固态转变，因为在较低压强下，水的凝固点会变低。这意味着，尽管水与环境温度相同，风扇的作用不仅通过蒸发带走热量，还通过降低局部压强，进一步促进了水的冻结。 by Chocobo Q.E.D.Q2为什么热芝士能拉丝?
by 匿名
答： 主要与芝士中的酪蛋白有关。酪蛋白在牛奶中以酪蛋白胶束的形式存在，在一些芝士里，经过拉伸工艺，它会进一步排列成纤维状结构，脂肪球和乳清分布在这些纤维之中。它有两个特点，其一是磷酸化，其二是分子两端分别具有亲水性和疏水性。芝士受热后，酪蛋白之间的疏水相互作用增强，分子重新排列，从而减小了酪蛋白分子之间的接触面积，分子间的吸引力随之降低。同时，温度升高会增强盐键的斥力并减弱氢键，这些变化共同削弱了酪蛋白内部的结合力，使分子间发生相对位移，表现出融化性，芝士因此呈现出粘稠流动的状态。在这一过程中，脂肪层起到了润滑剂的作用，进一步促进相邻的酪蛋白纤维间的相对滑动。 再者温度升高会增强分子热运动，导致蛋白质分子之间的键可以更快地断开和恢复。这种动态平衡既保持了酪蛋白网络的完整性，对外表现出拉伸性，使得芝士可以拉出长长的丝。 可见芝士要想拉丝，就得同时具有融化性和拉伸性，而这些特性取决于酪蛋白的结构、脂肪含量以及加工工艺的设计。并不是所有的芝士都能拉丝，像马苏里拉芝士（Mozzarella）拉丝效果特别好，但其他一些芝士，如切达（Cheddar）或瑞士芝士（Swiss cheese）拉丝效果就不如马苏里拉明显。 参考文献： 范丽芳,王维克.比萨干酪工艺及其功能特性分子基础[J].中国乳品工业,2010(6):30-35. by Sid Q.E.D.Q3为什么微波炉不能加热两个葡萄?
by libmwlmgrimpl
答： 葡萄内部含有丰富的水分以及钾、钠等离子。当微波炉工作时，它通过产生2450MHz（即2.45 GHz）频率的电磁波来加热食物。在空气中，这一频率对应的波长约为12.24厘米。然而，葡萄作为一种介质，其对微波的折射率显著高于空气。虽然在可见光下，葡萄的折射率约为1.33，但对于微波而言，葡萄的折射率几乎达到10。这意味着微波在葡萄中的波长约为空气中的1/10，即约1.2厘米，这与葡萄的实际尺寸相近。 由于葡萄的尺寸与在其内部传播的微波波长相匹配，微波在葡萄内部会形成驻波。当两个葡萄紧密相连时，它们之间的接触点成为驻波的波峰区域，导致该处的能量密度显著增加。这种高能量密度促使葡萄内部的电解质发生迁移，产生高温等离子体。等离子体是物质的第四态，形成于极高温度下，原子失去电子后产生电离化现象。这种高温等离子体不仅会发出耀眼的火光，还可能导致微波炉内部结构受损，甚至引发小规模的“火灾”。 参考文献： K. Khattak, P. Bianucci, A.D. Slepkov, linking plasma formation in grapes to microwave resonances of aqueous dimers, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.116 (10) 4000-4005. by Chocobo Q.E.D.Q4蛋白质是怎么变性的？为什么重金属离子可以使蛋白质变性?
by 匿名
答： 蛋白质通过破坏弱键（例如氢键）来改变其分子结构，从而使蛋白质变性。在变性过程中，蛋白质的一级结构保持不变，但二级和三级空间结构被破坏，进而影响蛋白质的功能。虽然一些蛋白质可以通过复性恢复其原始结构，但其他蛋白质（如蛋清蛋白）会发生不可逆的变性。另外，氢键是导致其有序天然状态的原因。变性过程中，氢键的破坏会导致结构更松散、更随机，会使其不溶性和生物活性（如酶功能）的丧失。 重金属离子（如Hg2+、Pb2+、Ag+、Tl+、Cd2+等）能够干扰蛋白质中的二硫键来诱导蛋白质变性。这些离子通常与氨基酸的特定侧链（如组氨酸和半胱氨酸）结合，形成金属蛋白。而氢键、盐桥、二硫键和疏水相互作用等，本是用于稳定蛋白质的三级结构的。也就是说，重金属离子也是通过破坏维持蛋白质高度有序结构的弱键来使蛋白质变性。 参考文献： Sujith Kumar Senthil, Prem Kumar Murugan, Susithra Selvam, J.P. Chandhana, T.G. Satheesh Babu, Elango Kandasamy, Fluorescence spectroscopic analysis of heavy metal induced protein denaturation, Materials Today: Proceedings,2020,33(05):2328-2330. . . by 4925 Q.E.D.Q5高中熵是描述系统混乱程度的物理量，但是大学熵是和传热相关的，这两个熵有什么关联？
by 考试周的大学
答： 两个熵是同一个概念，只是从不同的角度描述的。 用熵来描述系统的混乱程度，这是从统计学的角度出发的。物理学家发明了状态数Ω这个神奇的物理量，来衡量系统的混乱程度。熵的表达式为： ，其中 是玻尔兹曼常数，这个式子告诉我们系统的状态数越多，熵越大，混乱程度越高。 在热力学中熵是与热量变化有关，熵变的表达式为： ，其中 是可逆过程中热量的变化。这种表达形式与上面统计学中的定义是等价的，二者通过玻尔兹曼常数将热力学中的热量与系统状态数联系在一起。下面我们用一个简单的例子看看如何让将统计学与热力学中的熵联系在一起。 考虑处于平衡态的两个系统A1(N1,V1,E1)、A2(N2,V2,E2)，他们分别有Ω1(N1,V1,E1)、Ω2(N2,V2,E2)的状态数。 我们让两个系统彼此热接触，从而能够在两个系统之间进行能量交换。为了简单起见，我们让两个系统无法交换粒子数，且各自的体积不变，因此能量成为唯一的变化量。 根据能量守恒定律： ，在任意的t时刻，子系统A1等概率地处于Ω1个微观态中任一态，A2等概率地处于Ω1个微观态中任一态，因此复合系统等概率地处于 态中。系统的平衡刚好发生在使Ω(E,E1)取最大值的时候，这意味着，一个物理系统会自然而然地向微观状态数达到最大值的方向演化。通过求Ω的最大值，用 表 示 的平衡值，我们得到： 定义参数 ，得到当 和 相等的时候才会出现平衡态。因此，很自然地把β看成是与热力学温度T相关联的物理量。根据热力学公式 ，再比较上面的方程可以得到： 这个关系最早是由玻尔兹曼建立起来的，其中的常量被定义为 。于是就建立了统计意义上熵的公式： 参考文献： R. K. Pathria, Paul D. Beale, 方锦清(译), 戴越(译)，统计力学（第三版）. by Sid Q.E.D.Q6水管里的水流有水锤效应，那电路中的电流有没有电锤效应？
by 匿名
答： 肯定是有的！在探讨“电锤效应”以前，给还被蒙在鼓里的小伙伴们先简单介绍一下“水锤效应”：水管在打开阀门以后，里面的水开始向出口流动，如果此时突然将阀门关闭，水管内的水由于惯性还在向出口运动，最后会撞在阀门上产生巨大的冲击和震动[1]。正所谓：如果水被关起来冲不出去的话，那就只好发出很大的声音掩盖过去罢。 相应地，在导线中通上电流时，导线中的电子也会在外加电场的作用下发生定向移动，如果突然把外加的电场去掉，电子也会因为惯性继续向前运动一段距离，在宏观上的体现就是电子的惯性在抵抗导线中电流的变化。而如果读者朋友恰好具有电磁学的相关知识，就会发现我们刚刚类比出来的“电锤效应”不就是电感嘛！电感是导体抵抗其中电流变化的现象，其被定义为[2]： 其中，V为外界施加的电压，L为电感值， 是在外加电压下电路中电流随时间的变化速率，电感L越大，电路中的电流越不容易发生变化。电感通常来自于电路中电流激发的磁场，当电路中电流发生变化时磁场也发生变化，使得这些磁场在电路中的磁通发生变化，从而感应出电压抵抗电流的变化，这些电感我们暂时称之为“磁场电感”；而上面我们发现的电子惯性阻挡电流变化的电感我们则可以称之为“惯性电感”。这两个谁的作用更显著呢？我们可以简单对比一下。 对于一根截面积为S，其中单位体积内电子数量为n的导线，其中电子定向运动速度v和电流I的关系为： 其中e为电子电荷量。 当施加额外的外加电场E来尝试增大电流时，对其中的电子可以写出牛顿第二定律关系： ,其中 为电子质量。设导线长度为l，则可以写出额外电场E和额外电压V的关系： 那么就可以参考上面给出的电感定义算出导线的“惯性电感”为： 考虑一根长度1m，直径1mm的铜导线，代入之可算出其“惯性电感”为： ；作为对比，哪怕只是简单地把这跟导线在手指上缠上个十来圈，它的“磁场电感”也能达到约 ，两者差了整整九个数量级！ 这也是为什么尽管理论上确实存在“惯性电感”，但是实际中我们从来不管它的原因，因为它实在太微弱了！“电锤效应”可没法像“水锤效应”一样搞出很大的动静，不过，虽然狭义上的“电锤效应”指望不上，但新能源版的“电锤效应”——电感——却在日常生活中比比皆是。比如，读者朋友可以拆下来一个日光灯的镇流器，用导线把它短接在一节1.5V电池上，然后突然断开连接（两只手千万不要同时接触导线的金属部分）！就可以亲自感受新能源“电锤”的威力啦！ 参考文献： 周小红. 水锤现象及防护措施[J]. 冶金动力, 2016(7):46-48. 赵凯华. 电磁学（第四版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2018. by 小咕咕 Q.E.D.Q7秋天的时候，人触碰到某物体被电，只因为空气太干燥吗？被电到时人体会发生什么呢？
by ohhh
答： 秋天的时候，触碰到物体被电的现象，确实是因为空气太干燥。 静电起电包括正负电荷发生分离的一切过程,目前学术界认识比较统一的理论是“接触-分离”起静电理论。认为物体接触过程是形成偶电层的过程，当两种不同的物质相互接触时，由于两种物质电荷载体的能量密度分布不同，电荷间的能量差会使得电子在不同的物质间转移,在物质表面发生再分配。当两种物质分离时,电荷未能及时回归到原来的物质上,导致分离后两种物质带上了性质相反的电荷,此时便产生了静电。 当空气湿度较低时，水分子减少，这使得物体和人体表面的电荷不易通过水分子分散出去，静电更容易在物体表面积累。环境中的湿度大时，服装表面吸收水分子后，导电性能增加，这样可以增加静电的自然泄露。通常情况下，当空气湿度达到70%时，物体表面含有大量吸水基团物质的静电可以快速消除，不易产生静电。 当人体接触到带电物体时，电荷会突然流动，导致短暂的电击。虽然这种电流的强度通常很小，但它能激活皮肤的神经末梢，给人带来刺痛感。有时，静电电击可能会导致一些肌肉的轻微收缩，尤其是在强烈的电击下，肌肉可能会产生短暂的抖动或抽搐感，不过通常是无害的。 参考文献： 韩磊.静电探测机理与应用[M].北京：国防工业出版社，2012. 李锐.纺织品静电的产生及消除方法[J].纺织科技进展,2024,46(11):37-39. by opzk Q.E.D.Q8您们好！想请教为什么山上的巨石下面会用树枝支撑，这有用吗？
by 纠缠的量子
答： 其实笔者以前爬山的时候，也会好奇，这么细小的树枝能够支撑巨石吗？为什么要这么做呢？有什么科学依据？经过一番调查，才知晓，这是一种名为”支山腰“的流传千年的祈福民俗！认为山里面住着山神，山神努力让山更加的雄伟挺拔，所以人们往石缝中支撑木棍，帮助山神，尽一点绵薄之力，以求平安；还有支山可以让爬山时自己的腰上有劲儿，腰不酸了，腿也就不疼了。 当然把木棍插进巨石缝隙中确实可以一定的支撑巨石，减缓它进一步下滑。在古代时，人们在自然灾害面前是很脆弱的，所以人们将树枝放在石缝中，也是怕山倒塌，防止巨石滚落，同时如果山体或者石头出现晃动时，木棍被折断会发出声响，也能提醒登山者赶紧撤离。 参考文献： . by 蓝多多 Q.E.D.Q9请问复数有什么物理意义吗?
by 未知量
答： 对于数学家而言，复数意义可以理解为二维平面上的点。我们用一个复数表示平面上的点，用字母 区分纵坐标，就可以展示平面与平面间通过复数函数 相对应的性质（其中： ）。数学家们定义好了复数的基本运算规则：1）加法： ；2）乘法： ；3）极坐标分解： （其中 为该点到原点的距离， 为与原点连线与正半轴所成的夹角） 我们用不同颜色来代表原平面中的不同点，这样就可以清楚地展现变换之后的点所在的位置了： (1)加法代表了平面的平移： (2)乘 的效果对应了把整个平面按它对应的角度旋转 弧度，再均匀放大 倍： 因此，复数的加法就是对平面整体平移，复数的乘法就是平面整体旋转和伸缩。对于复数函数，则是对每一点的小正方形做旋转、放缩和平移，这里展示一些复数函数的例子： 从上面具体的例子可以看出，对于数学家而言，一个复数就是一个能把平面进行均匀缩放和旋转的乘子。 而对于物理学家而言，他们最开始将数学家们的复数概念引入到物理学中的目的是想要简洁精准地描述正弦波。描述正弦波有两个重要的指标：振幅和相位。而数学家们的复数刚好可以同时包含一个二维信息：实数信息和虚数信息，这对应于复平面上的一个点。而点到原点的距离刚好可以描述一个正弦波的振幅，而点与原点的连线与实轴正半轴所成的角度又恰好可以描述这个正弦波的相位。这样一个正弦波就可以完美地用一个复数来表示。因此，对于物理学家而言，复数的物理意义在于可以简洁地同时描述振幅和相位的变化。 参考文献： . . by 姬子隰 Q.E.D.Q10对于人类，汉字序顺不影响读阅，但是对于AI，汉字的顺序会有影响吗?
by 破壁人
答： 会，但是对于AI的影响程度还得看顺序混乱程度。比如题主这个问题，AI也可以清晰分辨并做出相应解答。 对于人类而言，汉字顺序对人类阅读影响有限，因为阅读是视觉与大脑共同处理信息的过程。人类可以凭借语言习惯和图形记忆，能自动纠正字序错误，快速重组信息。此外，阅读经验也会帮助读者理解并忽略字序混乱，确保阅读流畅进行。 而对于AI来说，绝大多数中文文本的默认阅读模式是从上到下、从左到右，逐字逐句地读取处理，这种处理方式要求AI能够识别每个字的上下文关系和整体文本的语义。目前的大部分AI均具备自动纠错功能，会按照预设的算法和模型对字符进行重排/纠正，再进行解析和组合，以形成有意义的句子和段落。如果文字顺序过于混乱繁杂，AI可能就会反馈一个牛头不对马嘴的回复。 参考文献： 叶静.汉字的顺序不一定影响阅读[J].重庆文理学院学报(社会科学版),2014,33(06):77-81. by 4925 Q.E.D.Q11如果眼球长成正方体，看见的世界会变吗?
by 匿名
答： 如果眼球是正方形的，这并不意味着着我们看到的世界就会是方的。我们的视觉感知是由眼睛的结构和大脑处理视觉信息的方式共同决定的。 我们的眼球成像在视网膜上，其实是倒立缩小的实像，而视觉上是正立的，视觉成像就是物体的反射光通过晶状体折射在视网膜上成像。笔者所研究的方面就是超透镜,而超透镜的结构就是方形的结构，但丝毫不影响它成像的清晰度和成像质量，类比下来，并不会让我们看到的世界变成方的。 超透镜是一种利用亚波长周期性结构，来代替我们平常生活中的各种凸透镜和凹透镜，他们能够实现这些光学器件的功能，以及操纵光的各种特性。可以实现全息成像、偏振转换、光镊等多种功能，并且在尺寸上大大缩小，能够集成在一些光学仪器上，节约空间。(自己之前做的一些小仿真) 参考文献： 黄建林.眼球成像及近远视成因和矫正实验的创新[J].物理教学,2022,44(11):77-80+70. by 蓝多多 Q.E.D.Q12智能手表为什么能贴在高铁玻璃上?
by 匿名
答： 最近，“别往高铁玻璃上贴智能手表”成为了网络热议的话题。事情被发现不久，就引来了众多网友的模仿。智能手表贴在高铁玻璃上，仿佛在说“世界这么大，我想去看看”。这时，有好奇的小朋友要问了：为什么智能手表能贴在高铁玻璃上？它的粘附力又有多强？ 根据各位网友的“实验”结果来看，能够吸附在玻璃上的手表，表盘大都贴了水凝膜，裸表和其他膜的效果不明显。接下来，我们就通过水凝膜的特点来解释一下手表吸附的奥秘。水凝膜通常是以TPU（热塑性聚氨酯）为基材，与水凝胶结合形成的复合膜。水凝膜具有柔软性和适应性，能够适应不同的曲面，并与表面紧密贴合。当水凝膜贴在一个光滑的表面时，它能够通过分子间的吸附力与表面发生微弱的吸附作用。同时，表面张力会减少膜与表面之间气泡的表面积，从而增强膜附着的稳定性。不仅如此，水凝膜还具有自修复能力，对于微小的扰动，其内部的水分子会重新排列，这一过程使得水凝膜能够恢复小面积的损伤或划痕，进而保持膜的完整性。 当膜与玻璃表面完全贴合时，空气被排出，形成一种微弱的真空状态，这种真空效应也有助于膜吸附在玻璃表面上。此外，微小的静电吸附也可能增加膜与表面之间的吸附力。 网上有人说这是光胶效应，但我认为两者还是有一定区别的。光胶效应是指两个非常光滑的表面接触时，由于它们的分子之间相互吸引，产生类似于胶水的强大附着力。然而，手表吸附在玻璃上的力是很弱的，你稍微旋转一下手表，它就会掉下来。 参考文献： 深圳市厚元实业有限公司. 一种手机水凝膜的新型膜 :CN202021372266.6[P]. 2021-06-22. . by Sid Q.E.D.投票
本期答题团队
opzk、蓝多多、Sid、凉渐、4925、Chocobo、姬子隰、小咕咕
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编辑：蓝多多
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