放假期间的小编，是不存在什么早饭的。睡到自然醒，然后来杯牛奶当作早（午）饭。只不过有一天不知道为何，倒牛奶的时候溅到了桌子上好多，小编以迅雷不及掩耳之势，将桌子清理干净了（防止被麻麻骂）。可是作为一个喝了这么多年牛奶的老司机，怎么就突然翻车了呢？然后我赶紧上网查了查，只发现了下面这张图：
倒牛奶的正确姿势
来源：网络
我仔细回忆了一下早上倒牛奶的全过程，包括倒牛奶的姿势和所用的是哪一只手。后来发现牛奶盒的开口并不是对称的，和往常不同的是，今天倒牛奶时开口是向下的，虽然是离杯子更近了。而这就是问题所在。
如果开口向上（倒牛奶的正确姿势图右），牛奶不会将开口完全覆盖，盒子内部牛奶上方一直有空气，且与外部空气连通，压强一致。此时牛奶可以在重力的作用下自由平稳的流出。这就像在敞口的玻璃杯倒水是一样的。
如果开口向下（倒牛奶的正确姿势图左），盒中牛奶较多，那么牛奶就会完全覆盖住开口。在一些牛奶流出之后，牛奶盒内部的空气压力就会低于外部大气压（在你不挤压牛奶盒的情况下），产生的压力差就会倾向于将牛奶推回去。
平时大家可能不太能感受到的大气压到底有多大。一个标准大气压是1.013×105Pa（帕）。也就是意味着在每平方米的地方有1.013×105牛的力。如果还没有什么概念的话，那就来复习一下马德堡半球实验。
马德堡半球实验是1654年由德国物理学家、时任马德堡市长的奥托·冯·居里克于今日德国的雷根斯堡进行的一项物理实验。实验所用的是两个空心铜质半球，将两个半球中的空气被抽出后，两个半球紧密的结合在一起。
然后让马向两侧拉动，两个半球并没有拉开。如果可以可以将半球间的空气完全抽出的话，经过计算可以知道分开两个球需要2万牛的力，假设一个成年男子的体重是80KG，那就相当于举起25个成年男子的力。
实验中所用的真空泵是托里拆利制造的世界上第一个真空泵。
不过物理课上经常用下面的实验来演示大气压，拿起一个玻璃杯，装满水，放一张可以将开口完全覆盖的纸，然后将玻璃杯和纸张倒过来，由于大气压的存在，所以水并不会掉出来。
来源：youtube
那么，如果取出纸张来水会怎么掉下来呢？水还会被大气压向上拖着留在杯子中吗？
答案当然是否定的。原因在于水与空气接触的表面不一定保持绝对的平坦。换句话说，在水和空气的分界面，水会有一部分向下移动，那么空气就会在另外的地方向上移动。这就是流体的流动不稳定性。
对于倒置的玻璃杯，上方较重的液体是水，下方是较轻的空气。上面说的情况对应于一定量的空气进入水中，相应的此时将有等量的水滴落下来。如果这个过程一直持续下去，水将倾泻而出，相应数量的空气将向上占满原来水的空间，从而形成复杂的运动。
对于牛奶来说，进入的空气很快与外界空气隔离开，形成一个气泡。气泡在盒子内上升直到到达盒子内牛奶上方的空气层。这样纸箱内气压与外界大气压重新平衡。气泡的周期性形成以及纸箱内气压的相应波动会产生“吨吨吨”的声音、纸箱的震动以及倒牛奶时产生的飞溅。
如果此时孔太小，不挤压纸箱的话，牛奶根本不会流出。
水的表面张力使得蜥蜴凌波微步
孔太小，液体的表面张力就会阻止液体的流出。
如果您在较轻的流体上放置了较重的流体，则较重的流体在流入较轻的流体时会降低混合物的重力势能。但是，重力势能的减少必须与流体之间界面的势能的增加抵消，因为该界面的变形受到表面张力的阻挠。如果表面张力胜出，则重的流体会留在上面不动。如果重力势能获胜，那么大量的液体就会倾泻而下。
这就是上面实验的情况。
其实允许较重的流体倒出界面是瑞利-泰勒不稳定性的一个实例，它在气象和天体物理学中有许多有趣的应用。
回到倒牛奶的原始问题，如果还是尝试通过底部附近的孔将牛奶从几乎满满的纸箱中倒出，那么牛奶只能通过RT的不稳定性而流出。这必然涉及复杂而不稳定的运动。
那么，我究竟该如何科学有效的倒牛奶呢？如果你用的牛奶盒也是下图所示的这种的话，万语千言不如总结为一张图：
科学倒牛奶的正确姿势
来源：网络
除了上图圆形开孔的牛奶盒外，还有下图所示的开孔方式。这样的开孔方式很难让牛奶完全覆盖开孔，也无需考虑倾倒牛奶时的方向问题。感觉这是对我们“记不住星人”的一种照顾。
另一种开孔方式的牛奶盒
查完各种倒牛奶资料的小编怀着严谨激动的心情，去跟麻麻解释，以后怎么倒牛奶最好。结果最后换来的却是：“你怎么不喝小盒装的？”
倒牛奶需要科学的方法
而这段时间出门必备的口罩在各方的强调下科学的佩戴方法应该没有人不会了吧（不会的再继续学一下哦）
总之，热干面加油！！
图片来源：微博@陈小桃momo
部分图片来源于网络
参考文献：
[1] Hall, Edwin H.; Bergen, Joseph Y. A Textbook of Physics, 3rd Ed.. New York: Henry Holt & Co. 1903: 52
[2] Mollo-Christensen E. Flow instabilities[M]. Encyclopedia Britannica Educational Corporation, 1968.
编辑：井上菌
来源：中科院物理所
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