为什么倒饮料时液体总是咕嘟咕嘟⼀股⼀股的呢?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-11-25 11:54:26

本文讨论了多个科学问题,包括⽔灭⽕的原理、太阳的⾼温来源、电磁波的传播、液体流出机制、痤疮与⽜奶的关系、触摸屏⼯作原理、磁性材料、⿊洞的定义、史瓦⻄半径、集合的势等。通过详细的解释和分析,揭示了这些现象背后的科学原理。

⽤⽔能浇灭太阳吗?这个想法是很有创意的,要回答的话我们⾸先要了解⽔灭⽕的原理以及太阳内部⾼温从何⽽来。⽔作为我们⽇常⽣活中最常⽤的阻燃剂,主要归因于以下⼏个因素。⾸先,我们身边发⽣的燃烧基本可燃物与氧⽓或空⽓进⾏的快速放热和发光并以⽕焰的形式出现的氧化反应。⽽⽔不与氧⽓反应,不会促进燃烧。其次,⽔可以阻断可燃物与氧⽓接触,降低燃烧反应的强度。

第三,⽔的⽐热容很⼤,可以带⾛⼤量的热量,将温度降⾄燃点以下。此外,⽔在地球上是⼗分常⻅的物质,因此,我们⼀般⽤⽔来灭⽕。⽽太阳的⾼温主要来源于核⼼区的热核反应。太阳的核⼼区⼤约为太阳中⼼到0.25太阳半径的区域。这⾥温度⾼达1500万度,压⼒相当于3000亿个⼤⽓压,随时都在进⾏着四个氢核聚变成⼀个氦核的热核反应。要浇灭太阳,可以理解为使太阳核⼼处的热核反应停⽌。

但是,我们在化学课上都学过氢⽓和氧⽓可以燃烧⽣成⽔,⽽⽔在2000K以上的环境也会发⽣热解⽣成氢⽓和氧⽓,⽽⽣成的氢⽓⼜会进⼀步为核⼼区的热核反应提供燃料。这下⽔便从阻燃剂变为了可燃物,要想⽤⽔去浇灭太阳,只能会越浇越旺了。理论上可以。简单点说,收⾳机的⼯作原理就是把从天线接收到的信号经检波(解调)还原成⾳频信号,送到⽿机或喇叭变成⾳波。

⽽对于在空间站打开收⾳机搜到⼴播的的问题就在于能不能接收到信号,这个信号就是电磁波。波可以分成机械波、电磁波、引⼒波和物质波,其中电磁波是不依靠介质传播的横波,所以空间站的收⾳机也能接收到来⾃地⾯的⼴播(电磁波)。但考虑到⼀个⾮常实际的问题,那就是电磁波的衰减。各种波⻓的电磁波在传播时,会受到⼤⽓中⽓体分⼦、⽔汽凝结物、悬浮微粒的吸收和散射作⽤和地形遮蔽,所以⼀般的⼴播信号是在空间站搜不到的。

⼩伙伴,你好!这种液体不能连贯流出的现象其实是⼤⽓压导致的,具体机制还请听⼩编娓娓道来。当开⼝朝下倒⽜奶时,盒内的⽜奶会将开⼝完全覆盖住。这时盒内的⽓压与外界的⼤⽓压相同,因此⽜奶会在⾃身重⼒的作⽤下⾃⾏连贯流出。在⽜奶连贯倒出的时候,盒内⽜奶体积减⼩⽽空⽓所占体积增⼤。由于盒内⽓体与外界没有⽓体交换,因此盒内⽓体的⽓压会⼩于外界⼤⽓压,由此会产⽣向盒内的压强差。

当压强差⼤于⽜奶⾃身重⼒的影响时,外界空⽓会在压强差的作⽤下排开⽜奶进⼊盒内,⽜奶就不能连贯地流出了。在⾜够的空⽓进⼊盒内后,盒内的⽓压⼜会回复到⼤⽓压,⽜奶就会像开始⼀样继续⾃⾏流出了。这是压强在⽣活中的直观表现。如果⼀股⼀股流出的⽜奶给你带来烦恼的话,不妨试试下图的倒⽜奶⽅法吧!本回答不包含任何医疗建议。从统计学意义上来看,是这样的。

有⽂献对此进⾏了分析,他们调研了杂志公开发表的⽂献,其中包含近8万样本,发现喝⽜奶与痤疮病例确实呈正相关。⽂献给出了不同⽜奶的OR值,这⾥的OR值是⼀个统计学指标,当OR⼤于1时,表明该因素与疾病呈现正相关,OR值越⼤,关联性越强;当OR值⼩于1时则相反;当OR等于1时,则表明该因素与疾病⽆关。

根据⽂献结果,对任意乳制品,OR值为1.25,对任意⽜奶则为1.28,有意思的是,全脂奶OR值为1.22,低脂奶却有1.32,似乎,低脂⽜奶与痤疮的关联更⼤。不知道⼤家是否还倾向于购买低脂⽜奶。除此以外,也有其他⽂献研究了⼀些原始部落中痤疮发病率⽐较低,移居到城市后,⻓痘的⼈明显变多了,这暗示⻓痘确实与饮⻝相关。⾄于⽜奶引起痤疮的原因,可能与胰岛素样⽣⻓因⼦1(IGF-1)有关。

IGF-1受体在⽪质细胞内表达,可以刺激⽪质细胞增殖和⽪质细胞油脂分泌,还能引起胰岛素抵抗,临床上也发现胰岛素抵抗与痤疮的发⽣发展密切相关。⽽⽜奶等乳制品中的酪蛋⽩可以促进IGF-1分泌,乳清蛋⽩可以促进胰岛素分泌,导致痤疮。除了⽜奶,其他⾼蛋⽩、⾼糖、碳⽔化合物也有可能会引起痤疮。除了饮⻝因素,有的痘痘可能来⾃于炎症。研究表明,⾼亮氨酸⻝物会促进炎症发展,不巧,奶制品正是亮氨酸的重要来源。

当然,饮⽤⽜奶会不会导致痤疮还是因⼈⽽异,如果你不确定⾃⼰的痤疮跟⽜奶有没有关系,或许可以考虑停⼀段时间观察⼀下。是的,它⽤了。但回答这个问题前先带⼤家看看触摸屏的“奇妙”之处。触摸屏的种类⾮常多,这⾥就介绍常⻅的两种形式:电阻式触摸屏和电容式触摸屏。电阻式触摸屏:在智能⼿机还没普及的时候,全屏的⼿机所采⽤的基本上都是电阻式触摸屏。

它的⼯作原理⾮常简单,当触摸物(⼿指)触摸屏幕表⾯后,加了电压的两层ITO(氧化铟)会在触摸点导通,控制器侦测到这个接通后,进⾏A/D(模拟信号/数字信号)转换,并将得到的电压值与5V相⽐,即可得触摸点的Y轴坐标,同理得出X轴的坐标。它的特点是⾮常耐⽤,但灵敏度⾮常差。电容式触摸屏:电容式触摸屏也可以细分为表⾯电容触摸屏、⾃电容投射电容式触摸屏和互电容投射电容式触摸屏。

以⾃电容投射式电容触摸屏为例,它的⼯作原理:因为⼈体是⼀个导体,当⼿指触摸到屏幕后与表⾯形成⼀个耦合电容,触摸电的电容就会随之变化,通过计算X,Y轴的电容变化就能得到⼿指触摸点的坐标值。它的特点是灵敏性很⾼。简单介绍了屏幕分类后,再来给说⼀下能触屏的⼿套的特殊材质是什么?对于电阻式触摸屏肯定没有⼿套的特殊要求,⼀根⽊棍⼦也能进⾏操作。

⽽对于电容式触摸屏关键是形成耦合电容,常规的绝缘⼿套肯定不能与屏幕形成耦合电容,所以⼿套中必须有导电纤维(导电纤维是指在聚合物中混⼊导电介质所纺制成的化学或⾦属纤维、碳纤维等)这种特殊材质!Tips:这是不是也解决了你屏幕上如果粘上了⽔就会出现控制不灵的问题,⽔也是导电的哦!因为铁、钴、镍是铁磁性材料。室温下可以展现较强的宏观磁性。上图是⼏种常⻅的磁性及其原⼦⾃旋磁矩排列⽅式。

顺磁性材料原⼦⾃旋磁矩排列是⽆序状态,因此宏观上展现极微弱磁性。铁磁性原⼦⾃旋磁矩沿相同⽅向平⾏排列,因此铁磁序的材料可以展现相互较强的宏观磁性。随着温度升⾼,铁磁性将转变为顺磁性,这个转变温度被称为居⾥温度,当铁磁材料温度超过居⾥温度后,材料进⼊顺磁序,宏观磁性随之消失。

反铁磁序也是⼀种磁有序态,只不过其⾃旋磁矩呈⽅向相反的平⾏排列,各磁矩互相抵消,因此宏观上也不表现磁性,反铁磁在⾼温下同样会进⼊顺磁性,转变温度被称为奈尔温度。亚铁磁性介于铁磁性于反铁磁性之间,其⾃旋磁矩通向⽅向相反平⾏排列,但其原⼦⾃旋磁矩并不相等,因此⽆法完全抵消,将剩余微弱磁性。

室温下只有铁、钴、镍三种⾦属是铁磁性,展现宏观磁性,这其中居⾥温度最低的是镍,但也有627K,也就是约354℃,因此室温下这三种元素都会被磁铁吸引。⽽其他⾦属多为顺磁性或反铁磁性,因此不会被磁铁吸引。由于⿊洞被定义为时空中的⼀个单向膜(可⻅问答No.329,Q8,其边界即使对于光⼦也是只能进⼊⽽⽆法逃出,所以定义为⿊洞的视界。

⽽由于宇宙监督假设的存在,时空中不会出现裸奇点,其都会被⼀个视界所包裹,也就是形成⿊洞,所以可⻅,不失⼀般性地,可以通过视界来考量⿊洞的⼤⼩。宇宙监督假设:⼀个物体的完全引⼒坍缩总是形成⿊洞,⽽不是形成裸奇异性。对于⿊洞⼤⼩的讨论,这就关联到第⼆个问题了,⼩编猜同学想提问的是史瓦⻄半径,⽽不是“瓦⻄⾥”半径吧?

(⼩编才疏学浅没有找到有关瓦⻄⾥半径的资料,欢迎批评指正)对于史瓦⻄⿊洞,视界的半径就是史瓦⻄半径,所以可以⽤史瓦⻄半径来考量⼀个⿊洞的⼤⼩。此外,也可以⽤事件视界的⾯积来考察,例如,对于史瓦⻄⿊洞,事件视界⾯积为其中M为⿊洞的质量。由此也可以看出,为什么常说⼀个⿊洞质量(M)越⼤,其⿊洞⼤⼩(A)也就越⼤。

⾄于史瓦⻄半径,其为爱因斯坦场⽅程史瓦⻄解中出现坐标奇异性的位置,也是⼀个天体是否会坍缩为⿊洞的判定标准。如果⼀个天体的真实半径⼩于史瓦⻄半径,则其会不可避免地由于⾃身引⼒作⽤坍缩为⿊洞。早在1638年,伽利略发现每个⾃然数都有且只有⼀个平⽅数与之对应,这是否意味着⾃然数和其平⽅数⼀样多呢?随后,康托解决了这个问题,基本思想就是“⼀⼀对应”。

为了解决集合中元素多少的问题,他引⼊了集合的势的概念:如果集合A和集合B之间存在双射(简单地说就是⼀⼀对应),则称A与B是等势的,或称A和B的基数相等。再考虑题⽬中的有理数集,有理数除0外都能写为p/q的形式,其中pq都是⾮零⾃然数。列⼀个表格可以看出有理数能够通过以上⽅式“数”出来。这说明有理数集是可数集,和⾃然数集有着⼀⼀对应的关系,即两个集合等势或称为基数相等。

康托把⽆穷⼤的基数称为超穷数,第⼀个超穷数就是⾃然数的基数,⽤(阿列夫0)表示。接着考虑(0,1)开区间,通过反证法,假设它为可数集,那么⾥⾯的元素可以写为考虑数字,其中且(为了避免出现形如0.79999……等类似情况),容易发现b不在上述集合⾥,从⽽看出集合S不可数,这意味着实数集是不可数集,事实上,实数集的基数为(阿列夫1)。

实数集不可数,⽽有理数集可数,可以得出很trivial的结论,⽆理数集也是不可数集(和实数集等势),这就意味着着实数⼏乎都是由⽆理数组成(the real are almost irrational )。换句话说,实数轴上⼤多数(⼏乎全部)点都是⽆理数点,所以任意点⼀个点,得到⽆理数的概率为100%。

事实上,存在⽐还⼤的数,如果说表示有理数的数量,表示⼏何点的数量,还存在更⼤的表示曲线样式的总数,但遗憾的是,⽬前还没有⼈找到需要⽤表示的⽆穷数。这真的是⼀个⾮常有趣的问题,借⽤希尔伯特的⼀句话:任何⼈都不能把我们从康托创造的乐园⾥赶出去。

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