Q1

签字笔摔过之后为什么墨水就断断续续的了

by 小小恋熊

答：

签字笔又称中性笔，整个笔的关键部分在于笔尖。笔尖是一根细长的金属管，管的尾端是碗口，碗口内部有一个钢珠，钢珠是和纸面直接接触的部位。当笔尖在纸面上滑动时，钢珠转动，带动墨水流出。当笔尖脱离纸面时，钢珠堵住笔尖，让墨水不流出，另外，由于墨水本身也有一定的粘性，也不易流出。

如果笔被摔到地上，笔尖被损坏的话，就会影响钢珠转动，进而影响墨水的正常流出，书写就会断断续续的啦。有时候笔尖只是被损坏一侧，另一侧能够正常出墨，因此转动笔，发现某个角度依然能够正常书写。

参考资料：

中性笔的断墨原因，预防及修复（上篇）

by 有衡

Q.E.D.

Q2

为什么在倒热水和冷水时，产生的声音不一样？感觉倒热水的声音沉闷，而冷水的声音清脆响亮？by 匿名

答：

我又来水题了。

一方面，水加热后更容易变成蒸汽，于是热水突然被倒入冰凉的容器的时候会夹杂着一些蒸汽气泡的破裂，而冷水则是与容器直接撞击

另一方面，在一个物理论坛physics stack exchage中被讨论的非常多的观点是热水和冷水的粘度差异[2, 3]，95℃的热水的粘性大约只有5℃的冷水的粘性的1/3，粘滞性的差异也导致了热水和冷水流动速度的不同。对水来说不太明显，但对于蜂蜜去可以看到显著区别。

最后，有一篇小论文[4]对这种现象进行了研究，文中还提到了在倾倒过程中有三种声音来源，容器内气柱，容器与水的整体振动，水声。倾倒冷水时，水与容器的整体振动占据主导作用，而倒热水时，容器中空气柱的振动则占据了主导地位。

各种方面的影响造成了冷水和热水的声音差异呢。

参考资料：

【实验】用耳朵能听出冷水和热水的差别吗？（中字剪辑）@Wayne字幕组

fluid dynamics - Frequency difference when water splashes at different temperatures - Physics Stack Exchange

Water - Dynamic (Absolute) and Kinematic Viscosity (engineeringtoolbox.com)

H.  Peng, and Joshua D. Reiss, "Why Can You Hear a Difference between Pouring Hot and Cold Water? An Investigation of Temperature Dependence in Psychoacoustics," Engineering Brief 473, (2018 October.).

by 岷客

Q.E.D.

Q3

火焰有重量吗？

by 匿名

答：

为了回答这个问题，首先我们需要知道火焰是什么。

中学课堂上，化学老师可能会说，火是剧烈的化学反应；物理老师可能会说，火是一种等离子物质，是电子能级的跃迁。其实这两种回答都是片面的，燃烧是剧烈的化学反应，反应发出的可见光的区域就是我们看到的“火焰”。

比如说蜡烛的燃烧，蜡烛由石蜡和棉芯组成，点燃棉芯，棉芯燃烧使石蜡液化，气化，气态的石蜡蒸汽与空气中的氧气混合发生剧烈的化学反应，一些分子被激发，当他们回到基态的时候会发出光，这就是“火”。一般蜡烛底部是蓝色火焰，上部是黄色火焰，这是因为底部不断有石蜡气化吸热，这部分的气体温度较低；高温使得附近气体密度降低，且越往上石蜡蒸汽与氧气接触越充分，燃烧越充分。但是在太空中的微重力环境，低密度的热空气不会上升，所以发光的热空气（我们看到的火焰形状）就安静地形成了一个球形。

综上所述，“火焰”只是一种现象，如果讨论的“火焰”是指“发光的那部分气体”，那么“火焰”有质量，但实际上，“火焰”只是一种物理化学“现象”罢了。

火焰是一种复杂的现象，在这里限于篇幅还有很多内容不能展开细说，感兴趣的同学可以点击下面的参考文献及拓展仔细阅读

参考资料及拓展阅读：

Fire - Wikipedia

Flame - Wikipedia

火到底是什么东西？

Fire Burns Differently in Space | Space

NASA - Fire Prevention in Space

by 岷客

Q.E.D.

Q4

为什们在大型超市或综合体的地下室会见到隔油间上有硫化氢的危化品标志?

by 匿名

答：

这个问题的提问者对生活的观察很仔细啊（很喜欢逛超市），首先介绍一下硫化氢这一种化学物质，硫化氢是一种无机化合物，分子式为H₂S，分子量为34.076，它是一种易燃的酸性气体，无色，低浓度时有臭鸡蛋气味，而在浓度极低时便有硫磺味，并有剧毒。硫化氢为易燃危化品，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热也会引起燃烧爆炸[1]。

那你可能就要问了，这么危险的东西会在我们身边呐？其实在油中，硫主要是以硫醇等含硫有机物的形式存在。含硫有机物如硫醇等如果在厌氧菌生物的作用下，就会产生硫化氢[2]。

在大型超市或者综合体下面的地下室的隔油间内，它里面的氧气含量都会略低，从而滋生硫醇等厌氧菌生物，最终导致硫化氢的出现，所以工作人员安全起见会贴上硫化氢的危险品标志！

Tips：大家看到危险⚠️标志一定要时刻注意，保护好自己！

参考文献：

硫化氢

杨明,李龙冬,王晓波,郑登锋,万嵩.原油管道清管作业硫化氢析出原因分析及模拟试验研究[J].安全与环境学报,2020,20(03):987-993.

by just_iu

Q.E.D.

Q5

分别给一个瘦子和胖子禁食，胖子是不是能多活一会？

by A.S.

答：

看见这个问题，小编一开始是高兴的：终于到了证明我们胖子的种族优势的时刻了。但是转念一想，发现问题没有那么简单，变量太多缺少比较的意义。于是这里给出这样的结论：在胖子和瘦子双方身体健康，体重相等且提供足量饮用水的情况下，胖子的存活时间更长。

身体健康很好理解，下面我们来看体重和水对这场生存竞赛的影响。

相同体重

身为胖子，平时总是羡慕那些有着“易瘦体质”的人，这其实和人体的新陈代谢速率有关。摄入相同能量的食物，新陈代谢速率越高，就能更快地分解食物消耗能量，降低能量堆积转变成脂肪的可能，“易瘦体质”的关键就是高新陈代谢速率。所以在减肥的时候一般都会建议结合健身进行，健身能够让肌肉更发达，每磅肌肉每天差不多要消耗6卡路里能量，而每磅脂肪只消耗2卡路里左右。

回到问题，相同体重条件下，胖子的新陈代谢速率要低于瘦子，消耗能量更慢；胖子的脂肪多，储存的能量要远多于瘦子。两相作用下，胖子的存活时间自然会更长一些。

足量饮用水

水是生命之源。在禁水禁食的情况下，缺水往往是限制生存的第一影响因素。人体各个组织中，脂肪含水量最低，只有20%。胖子的脂肪含量高，体内含水量较低，相比于瘦子会更依赖外来水分的补充，脂肪储存的能量多的优势在对水的需求面前不值一提。所以回答中给出限制，提供足量饮用水。

参考资料：

[1] 王心桃.人体与动物体的含水量[J].生物学通报,1985(06):24+45.

[2] 加速新陈代谢的10种方法[J].理论导报,2010(04):63.

by 乐子超人

Q.E.D.

Q6

手机在用电过程中，充好的电去哪儿了？

by 匿名

答：

手机电池一般是锂离子电池，锂离子电池以碳材料作为负极，以含锂化合物（比如钴酸锂）作为正极，通过充放电实现能量的转化。

当电池充电时，锂离子从正极脱嵌，经电解液到达负极，并嵌入碳材料，电子由外电路从正极向负极运动。充电时正极反应为：

负极反应为：

此时电能转化为化学能。当电池放电时，锂离子从负极脱出进入电解液，并在正极嵌入，电子由外电路从负极向正极运动。放电时正极反应为：

负极反应为：

此时化学能转化为电能。简单来说电池的充放电过程就是锂离子在正负极间反复脱出与嵌入的过程。

电池充好电后，正负极之间存在电势差，如果将两极通过外电路相连，电子就会因电势差产生定向运动从而具备对外做功的能力，这样你手机里的各个用电部件就可以正常工作啦。

所以说，手机用电过程中，充好的电都跑去做功了，这期间化学能先转化成电能，再转化为光能（屏幕发光）、内能（CPU发热）等。从微观视角看，就是锂离子从负极经电解液运动到了正极，电子由外电路从负极运动到了正极。

参考资料：

[1] Li Y, Yang Y, Lu Y, et al. Ultralow-concentration electrolyte for Na-ion batteries[J]. ACS Energy Letters, 2020, 5(4): 1156-1158.

by 有衡

Q.E.D.

Q7

为什么小孔成像实验不会产生泊松亮斑？

by 匿名

答：

泊松亮斑的原理是光的衍射。使用单色波（比如激光）照射一个尺度比较小的圆屏或者圆球，可以在圆球后方适当距离处在圆球阴影的中心观察到一个亮斑，这就是泊松亮斑。观察到泊松亮斑的最佳圆球尺寸应该与单色光波长相当（可见光约500纳米左右）；实验上，圆球直径在一到两个毫米时，仍能观察到肉眼可见的泊松亮斑［1］。具体计算可用半波带法或矢量图解法［2］进行计算。

小孔成像利用的是光的直线传播。物体表面反射的光通过小孔投到屏上，物体不同位置上的光投到屏上的不同位置，形成倒像。如果光孔过大，物体反射光就会发散到屏上形成一个圆斑，导致像的模糊。

然而，如果小孔过小，则衍射效应不能忽略（对就是泊松亮斑的衍射，只不过这里是圆孔衍射），同样导致光的发散和像的模糊。同时考虑这两个效应，一般认为小孔直径d与反射光波长λ、针孔到屏的距离L的最佳关系为，C为比例系数，不同模型的取值在1.4到2之间［3］。

总而言之，泊松亮斑和小孔成像的主要原理不同，泊松亮斑是圆屏衍射；而小孔成像是光在小孔的限制下直线传播，同时有一定的圆孔衍射产生的不利影响。泊松亮斑的形成条件相比小孔成像要严苛得多

参考资料：

泊松亮斑实验

钟锡华，现代光学基础，北京大学出版社，2003

针孔相机与昆虫复眼

by 藏痴

Q.E.D.

Q8

马赫环是什么？是怎样形成的？

by 硕硕

答：

马赫环是超音速气流内压缩波和膨胀波相互干涉形成的驻波。

首先我们要知道什么是拉瓦尔喷管，当高压低速的气流经过拉瓦尔喷管之后将会变成低压高速的气体，此时的气体比空气压力低时，会被周围的空气压缩，但当压缩到一定程度后，将会膨胀，过度膨胀后又会被环境空气压缩，如此不断循环往复，直至气体耗散到空气当中。当此时的气体压力比空气压力高时，则将先膨胀后压缩，然后继续循环。

其次这里的马赫，既是由于其得名来自著名物理学家恩斯特·马赫，也是由于发生该现象需要气体达到音速（马赫作为速度单位时即指一倍音速）。在这个膨胀与压缩过程中，超音速喷流内会产生一系列复杂的斜激波和正激波，以及普朗特-迈耶膨胀波和普朗特-迈耶压缩波。这一系列复杂激波会导致喷流在膨胀和压缩段交界处温度急剧升高，高到足以再次点燃喷流中任何残存燃料，使其燃烧发光。燃烧的充分程度使得颜色和亮度都有所区别。

参考资料：

「马赫环」是什么，它的产生原理是怎样的？

by freelance

Q.E.D.

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