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Q：网上买到的自动搅拌杯（不用电），杯底有一个白色小颗粒，倒入开水就会迅速搅拌，水越烫搅拌越快。这是什么原理？
A：简单来说，这种自动搅拌杯利用了温差生电的原理，利用开水与杯子的温度差产生电流驱动杯子底部的电机转动，杯底的白色小颗粒一般是一个永磁体， ​ 展开全文c

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Q：网上买到的自动搅拌杯（不用电），杯底有一个白色小颗粒，倒入开水就会迅速搅拌，水越烫搅拌越快。这是什么原理？
A：简单来说，这种自动搅拌杯利用了温差生电的原理，利用开水与杯子的温度差产生电流驱动杯子底部的电机转动，杯底的白色小颗粒一般是一个永磁体，电机上也会安装一个永磁体，这样当电机转动时就可以带动杯底的白色小颗粒转动。随着杯中热水与杯子温度差逐渐变小，白色小颗粒的转动速度也会越来越慢，直至停止。
下面主要介绍温差生电的原理，我们首先考虑一个金属导体棒，在一端加热，另一端冷却，那么在热端的电子就会比冷端的电子拥有更多的能量，那么电子就会有一个宏观的从热端到冷端的扩散，从而在导体两端形成电压差。但这种电压往往很小，大部分金属的温差-电压转换系数（Seebeck系数）约为1~10μV/K。因此在实际的应用中往往使用半导体，利用半导体载流子可带正电可带负电的性质，形成下图中所示的通路，这样我们就可以将很多的小的温差电元件串联起来得到较高的电压。最后集成起来就长成了这个样子，如果你把自动搅拌壶拆开，在杯底就会发现装了一个这样的半导体温差片，一头接着壶底靠水的那一面，一头接着壶的外底面。

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02月25日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：为什么刚烧开的水在倒水时会出现规律性的抖动？
A：通常我们使用茶壶倒水时能够观察到，倒出的水柱形状并不是简单的几何形状，而烧开的高温水倒出茶壶时，水流抖动相比之下更加明显，并且看起来好像有些“规律性”。
解释这个现象，要先从卡门涡街说起，当粘性不 ​ 展开全文c

#科普##微博公开课##悟理每日一答#
Q：为什么刚烧开的水在倒水时会出现规律性的抖动？
A：通常我们使用茶壶倒水时能够观察到，倒出的水柱形状并不是简单的几何形状，而烧开的高温水倒出茶壶时，水流抖动相比之下更加明显，并且看起来好像有些“规律性”。
解释这个现象，要先从卡门涡街说起，当粘性不可压的定常来流经过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列成有规则的双列线涡，开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，形成非线性的所谓涡街。而水在流出茶壶嘴之前，会经过一道金属片上有几个大孔的结构，为卡门涡街的形成提供结构基础。

卡门涡街的形成可用雷诺数Re来描述，当雷诺数较小时，水流在管道中以层流的形式流动；当Re为50～300时，从物体上脱落的涡旋是有周期性规律的；当Re＞300时涡旋开始出现随机性脱落；随着Re的继续增大，涡旋脱落的随机性也增大，最后形成了湍流。湍流现象在生活中随处可见，例如蚊香上白色烟会随着上升变成紊乱的“湍流”，水管里流出的水在大流量时为湍流小流量时为层流。湍流也在很多方面有所应用，飞机机翼上的翼刀将流过机翼上方的层流扰乱为湍流，从而解决大倾角爬升时的失速；高尔夫球上的不平整，两边通过的空气更快的形成为湍流，从而减少前后压强差给高尔夫球带来的阻力。“层流虽然美观，但湍流更加常见和具有魅力！”

雷诺数Re由流速u、管道宽度L、粘度v来描述，Re=uL/v。水从茶壶中倒出，刚开始以卡门涡街的形式，水流形状较为规则，随着水流在下落过程中速度增大，会变为湍流。而倒水时茶壶的倾角、高度、水量等与之前相同的情况下，水的粘度随温度的升高而减少。热水的粘度系数更小，更容易在流出壶嘴时形成湍流，看起来水流像在抖动。
也有单孔的茶壶（单孔紫砂壶），在倒水时避免了卡门涡街对水流的扰动，水在倒出时较为平滑。

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02月24日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：酸奶为什么会沾在盖上？
A：酸奶是否会沾在盖上与酸奶的制作工艺以及盖子所用的材料有关。现在市面上的酸奶丰富多样，如果按照加工形式区分，可分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶两类。凝固型酸奶的质地通常为块状或膏状，而搅拌型酸奶的质地则为较稠的液体。一般搅拌型 ​ 展开全文c

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Q：酸奶为什么会沾在盖上？
A：酸奶是否会沾在盖上与酸奶的制作工艺以及盖子所用的材料有关。现在市面上的酸奶丰富多样，如果按照加工形式区分，可分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶两类。凝固型酸奶的质地通常为块状或膏状，而搅拌型酸奶的质地则为较稠的液体。一般搅拌型酸奶会更容易形成这样一层奶盖，这是因为在运输过程中难免会有颠簸与晃动，由于搅拌型酸奶具有较强的流动性，所以很容易“飞”到盖子上，又因为制造盖子所用的材料具有亲水性，所以这部分酸奶就一直被留在了盖子上，时间一长，随着水分的蒸发，就形成了质地更加致密的一层奶盖；而凝固型酸奶本身流动性较差，就不易形成（下次去超市一定把两种酸奶买回来对比一下）。如果想让搅拌型酸奶也不形成这样一层奶盖，可以在制造盖子时选用疏水材料，这样就能避免液体沾在盖子表面，从而无法形成奶盖，日本就制造出了这样一款不沾盖的酸奶（见下图）。不过这样一种设计，对于像小编这样的“舔奶盖爱好者”，真的是太反人类了

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02月23日 11:43 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：音乐软件听歌识曲的功能是如何实现的，原理又是什么？
A：我们首先想一下我们平常是怎么搜索某个事物的。首先，我们把想要搜索的内容浓缩成几个关键词，然后将关键词输入搜索栏，搜索引擎开始工作。然后按照匹配度从高到低把结果展示出来。那么实现听歌识曲的第一 ​ 展开全文c

#科普##微博公开课##悟理每日一答#
Q：音乐软件听歌识曲的功能是如何实现的，原理又是什么？
A：我们首先想一下我们平常是怎么搜索某个事物的。首先，我们把想要搜索的内容浓缩成几个关键词，然后将关键词输入搜索栏，搜索引擎开始工作。然后按照匹配度从高到低把结果展示出来。那么实现听歌识曲的第一步就是如何在一段音频中提取我们想要的“关键词”。而提取关键词要求我们首先要把音乐包含的信息转换为电脑能够理解的数字信号，那音乐中包含的信息有哪些呢，音调，音色（不同乐器音色的不同体现在不同乐器共振峰的分布不同），不同频率声音之间的相对响度。幸运的是通过短时傅里叶变换技术，我们可以比较精确把一小段时间音乐中的上述三种信息转换为数字信号。

现在我们完成了从声音信号到数字信号的转变，但显然此时信号中不仅包含了大量噪音而且体量太大，下一步就是提取这些信号中的关键信息。这部分不同的算法八仙过海各显神通，远不是三言两语说的清楚的，不过大多都是基于滤波技术做的。
然后我们多次采样。之后我们得到了这样的“关键词”：

最后就是根据我们得到的关键词进行搜索，这部分的实现同样是个难点，首先关键词过多过大，要使搜索结果比较准确，我们需要成千上万个包含丰富信息的关键词，其次还需要对一首曲目的不同段进行匹配。在这个问题的处理上也出现了许多非常有趣的算法，如倒排索引、滑动匹配等就不在这里介绍了。

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02月21日 12:38 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：卫星外面有一层金黄色膜，有什么作用，是什么材质的？
A：卫星表面金光闪闪的“黄金”外衣，实际上是一种复合结构的多层保温材料，最外的一层是聚酰亚胺，聚酰亚胺的内表面镀了一层铝。聚酰亚胺是一种金黄色的透明高分子材料（见下图），内表面的铝膜具有高反射率 ​ 展开全文c

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Q：卫星外面有一层金黄色膜，有什么作用，是什么材质的？
A：卫星表面金光闪闪的“黄金”外衣，实际上是一种复合结构的多层保温材料，最外的一层是聚酰亚胺，聚酰亚胺的内表面镀了一层铝。聚酰亚胺是一种金黄色的透明高分子材料（见下图），内表面的铝膜具有高反射率，在白色光源照射下就呈现出金光闪闪的效果。在外层的聚酰亚胺和铝膜内，还有十几层隔热材料，每层之间都由隔热网分开，形成一条厚厚的“隔热毯”。
顾名思义，卫星表面的这层隔热材料最主要的功能就是保证卫星内部的温度相对恒定。卫星在轨道上运行时，时而受到地表强度数倍的阳光直射；时而运行到地球阴影中，经受零下二百多度的低温考验。为了保证卫星内部的精密仪器稳定运行，工程师就给卫星精心设计了这样一条“隔热毯”。最外层的聚酰亚胺-铝膜，其作用是尽可能多地反射阳光，同时最大限度地把自身的热量辐射出去。
如果仅仅是要反射太阳辐射，只需要将表面的反射率做得越高越好，这样只要一层金属膜就够了。但是金属有一个缺点，那就是它对电磁波的反射率随频率的升高而降低。根据基尔霍夫辐射定律，物体对热辐射的发射率=吸收率=1-反射率，所以，金属对高频可见光的吸收率高于对低频红外线的发射率，这使得阳光照射下金属的温度迅速升高。
外层聚酰亚胺薄膜的一个重要作用，就是提高对低频红外线的发射率，使隔热材料外层的温度变化不那么剧烈。即便如此，在卫星运行过程中外层温度仍然会在零上一两百度和零下一两百度之间反复横跳，这时候聚酰亚胺优秀的理化性质就派上了用场。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，在400度高温下不分解，在液氦的低温也不脆裂，所以能够承受卫星运行过程中剧烈的外界温度变化，为卫星的正常运行保驾护航。

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02月20日 13:37 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：糖在嘴里化的过程是溶解吗？
A：糖在嘴里溶化有两个过程，一个是溶解，另一个是酶的催化水解。一般需要“化”的硬糖是以白砂糖和淀粉糖浆为主要原料。白砂糖主要成分是蔗糖，蔗糖在水中的溶解度很高，每克水可以溶解 2.1 g蔗糖（25℃)，所以蔗糖容易吸水，这就是 ​ 展开全文c

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Q：糖在嘴里化的过程是溶解吗？
A：糖在嘴里溶化有两个过程，一个是溶解，另一个是酶的催化水解。一般需要“化”的硬糖是以白砂糖和淀粉糖浆为主要原料。白砂糖主要成分是蔗糖，蔗糖在水中的溶解度很高，每克水可以溶解 2.1 g蔗糖（25℃)，所以蔗糖容易吸水，这就是为什么有的糖果放在空气中一段时间表面就溶成浆了，而如果在干燥的环境中，哪怕温度高一点也不会化，所以说是溶化而不是熔化。（溶化是两种以上物质混合成一个均匀相的过程，而熔化是某个物质从固体变为液体的变化，简单点说就是糖溶化在水里和冰变成水这两现象的区别）。而淀粉糖浆是淀粉水解后形成的混合型糖汁，主要是麦芽糖，还有葡萄糖，糊精等其他单糖和低聚糖的混合物。麦芽糖溶解度大得多，使得糖果更易溶化。除此之外，化糖果时不断吞咽，分泌新的唾液，使得这个溶解过程不至于饱和，能一直溶化下去。主要是麦芽糖，还有葡萄糖，低聚糖、糊精等其他单糖和低聚糖的混合物。

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02月18日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：无工质推进有可能吗？
A：狭义相对论能动量关系表明，物质动量大小和能量比值的上界为1/c，这意味着，对于一个不受外场作用的开放系统，通过其边界的动量流的模和能流之比的上界为1/c。具体而言，系统单位时间损失1000J的能量，获得的最大推进力为3.3μN，或者说 ​ 展开全文c

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Q：无工质推进有可能吗？
A：狭义相对论能动量关系表明，物质动量大小和能量比值的上界为1/c，这意味着，对于一个不受外场作用的开放系统，通过其边界的动量流的模和能流之比的上界为1/c。具体而言，系统单位时间损失1000J的能量，获得的最大推进力为3.3μN，或者说，系统的推进-功率比最大为3.3μN/kW，凡是推进-功率比高于这一理论上界的推进方式，都可以归类为无工质推进。
推进-功率比上限的推导仅基于狭义相对论和能动量守恒定律，看起来是确凿无疑的，但2017年NASA进行的一项实验恰恰挑战了这一结论。实验中，研究人员将一个封闭的锥形微波谐振腔置于真空室中，通过在谐振腔内激发特定的振动模式，获得了高达2000μN/kW的推进-功率比。
NASA论文中对实验现象的解释，涉及到对量子力学的非主流解读——非定域隐变量诠释。在这一理论框架中，真空可以看成一种介质，真空中的涨落导引着微观粒子的运动（即德布罗意提出的导波），实验中的非零推力，可以理解为实验装置“推动”真空所产生的反作用力。此外，还有理论认为这一推力是地球引力场对应的非平坦时空的效应。
这一结论发表后也引起了很大的争议，网络上最常见的质疑之声有两种：
（1）推进力来自仪器中直流线路受到的安培力；
（2）推进力来自真空室中残余气体吸附-脱吸附过程的反冲；
但实际上，两种质疑都能被有效地回应，实验中进行了正向推进、反向推进（等效于电流反向）、零推进（即只开启直流线路）三组实验，基本能够排除（1）；同时，在大气环境下进行的对照实验，给出了和真空室内实验接近的结果，基本能够排除（2）。此外，NASA的原始论文中还考虑了多达9种的可能干扰因素，并一一加以排除。可以说，这一非零结果经过了相当严密的检验。
但同时我们也要意识到，超乎寻常的论断需要格外苛刻的检验，这一发现本身确有可质疑之处，例如，论文中没有给出大气环境下实验的具体数据，而只是简单地说：
The test article is tested in atmospheric conditions and under vacuum conditions. The impulsive thrust performance (in millinewtons per kilotwatt) is observed to be nearly the same.
但是在大气环境下装置与气体存在吸附、对流等相当复杂的作用，让人很难想象在如此精密的测量下推进表现会“nearly the same”。
总而言之，无工质推进构成了对现有理论的挑战，但一定程度上获得了实验的支持。对于这类挑战基础理论的实验结果，我们要保持严肃、严谨、客观的态度，不能不加严密考察就扣上“民科”的帽子，但也不能一味轻信。

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02月17日 14:11 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：可以介绍下油气输送管道中静电产生原理么？
A：我们都曾听说过，丝绸与玻璃摩擦、毛皮摩擦硬橡胶可以产生大量的静电，不同材料分离时，一种材料获得正电荷，另一种材料获得相等的负电荷，它们的产生是由于摩擦起电效应。生活中我们遇到的大多数静电的产生是由于摩 ​ 展开全文c

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Q：可以介绍下油气输送管道中静电产生原理么？
A：我们都曾听说过，丝绸与玻璃摩擦、毛皮摩擦硬橡胶可以产生大量的静电，不同材料分离时，一种材料获得正电荷，另一种材料获得相等的负电荷，它们的产生是由于摩擦起电效应。生活中我们遇到的大多数静电的产生是由于摩擦起电，所产生电荷的极性和强度根据材料、表面粗糙度、温度、应变等属性而有所不同。

摩擦起电效应广泛地存在于固-固接触和固-液接触两种场景。固-固接触中静电的产生机制存在一定争论，可能的机制有电子转移（电子云的重叠导致能垒降低）、离子转移和物质转移，有研究认为固体和固体接触时，电子转移为主要的摩擦起电机制，摩擦并不是必须的，但摩擦带来的粘附现象，大大加剧了电子或电荷的转移。液固接触时，电子转移和离子转移同时存在于液固界面。
油气输运管道是固液接触产生的静电，特别是低电导率（50 pS/m以下）的流体在流经管道时会产生“充电”，电导率高于50 pS/m的流体可以认为不受到电荷影响；流速越大、管径越大，产生的电荷就越多，限制流体的速度可以控制电荷的产生。防止电荷的积累，可以采用接地，对于电导率低于10 pS/m的流体，可能需要抗静电添加剂。

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02月17日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：在黑玻璃上滴三滴水，用水彩笔染色，草绿笔染过的水滴呈蓝绿色，粉红笔染过的水滴呈草绿色，紫笔染过的水滴呈橘黄色，为什么？
A：这是色素的荧光现象。我们看到的涂在白纸上的染料颜色，实际上是白光经纸面反射，部分色光被染料选择性吸收后剩下的颜色（如图一） ​ 展开全文c

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Q：在黑玻璃上滴三滴水，用水彩笔染色，草绿笔染过的水滴呈蓝绿色，粉红笔染过的水滴呈草绿色，紫笔染过的水滴呈橘黄色，为什么？
A：这是色素的荧光现象。我们看到的涂在白纸上的染料颜色，实际上是白光经纸面反射，部分色光被染料选择性吸收后剩下的颜色（如图一）。
实际上，当某种颜色（频率）的入射光被染料吸收时，染料分子会被激发到高能态，被吸收的能量一部分通过分子间的碰撞转化为热能，另一部分依然以光子的形式被发射出去，后一种能量的耗散形式被称为荧光。依照荧光频率与入射光频率的关系，分子的荧光被分为共振荧光（频率与入射光相同）和非共振荧光（频率与入射光不同，频率低于入射光的称为斯托克斯荧光，反之则称为反斯托克斯荧光），多数染料分子的荧光光谱以共振荧光为主。
当光照在黑色玻璃表面的有色液滴上时，先是穿过染料层，将沿途的染料分子激发，随即射入黑色玻璃，几乎完全被吸收而不发生反射（取液滴的折射率为1.33，玻璃的折射率为1.5，可以估算出界面上的光强反射率约为0.4%）。因此人眼看到的颜色是染料分子退激发时发出的荧光，由于荧光光谱以共振荧光为主，液滴呈现出的颜色就是染料分子吸收的色光颜色，也即染料颜色的互补色。因此草绿色染料显现的颜色偏蓝，粉红色染料显现的颜色偏绿，紫色染料呈现的颜色偏橙。当然，显现出的颜色并非恰好为染料颜色的补色，这与玻璃表面的反射、染料分子发射的非共振荧光和人眼对不同色光的感知能力都有关。

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02月14日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：隔空充电（不是指市面上的无线充电）的原理是什么？靠谱吗？
A：隔空充电这项技术还是靠谱的，但短时间内可能还买不到相应设备。
隔空充电这项技术可不是未来科技，它其实是一项成熟技术，某牙膏厂早些年就有相应原型了，充电功率可以做到60w。
隔空充电技术主要 ​ 展开全文c

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Q：隔空充电（不是指市面上的无线充电）的原理是什么？靠谱吗？
A：隔空充电这项技术还是靠谱的，但短时间内可能还买不到相应设备。
隔空充电这项技术可不是未来科技，它其实是一项成熟技术，某牙膏厂早些年就有相应原型了，充电功率可以做到60w。
隔空充电技术主要通过电磁波来实现充电器与接受器的能量转移。也就是微波输电，其主要使用辐射组件阵列组建相控阵天线实现电磁波的波束赋形，定向地将电磁波发射给接收设备的接受整流天线，接收设备收集到能量后转换为直流电，完成输电。
现在的辐射组件很小，因此我们可以集成多个辐射组件，组成一个相控阵天线，所谓相控阵天线，是指通过控制阵列天线中辐射组件馈电相位来改变方向图波束指向的一类阵列天线。利用相控阵天线，可以实现对空间的快速扫描，其在军事上已经有非常成熟的应用了。至于波束赋形，就是利用辐射组件实现电磁波在某方向的相干相长，得到该方向的强电磁波信号。这两项技术结合，充电设备就可以快速扫描，确定方向后，将强电磁波束定向发射到接收设备。
这些技术与现在的5G基站类似，只不过基站主要为了实现信息传输，而这里是能量转移。你看，这技术你都懂是吧图片
但我们想用上高大上的隔空充电技术仍有许多问题需要解决。
首先是充电效率，隔空充电的充电效率（DC to DC）乐观估计，也就是10%左右，相对于现在的无线充电（50%左右，充电线圈严格对准还可以继续提高）实在太低，换句话说，充电器功耗恐怕不低，这不环保图片；再有电磁波衰减的问题，电磁波的衰减可能会极大地限制充电距离，想要实现一个房间的充电恐怕需要数个充电器；还有充电器天线与接收器天线的方向问题，理论上，如果发射天线与接受天线相垂直，那输电将无法完成。还有充电设备的位置、成本、障碍物、充电功率、使用场景等其他问题。
总的来说，隔空充电无疑是我们希望的最理想的充电方式，但短时间内其可能还无法大面积普及。

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02月13日 12:09 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：喝冰水时，人体要给水加热，那么就用要消耗能量，那么喝冰水是不是能减肥？
A：答案或许有些令人失望，因为并不能通过喝冰水来完成减肥这一伟大事业。首先明确一下营养学中常用的计量单位：卡路里和大卡。1 个大气压下，使1 克水上升 1°C 所吸收的热量称为 1 cal ​ 展开全文c

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Q：喝冰水时，人体要给水加热，那么就用要消耗能量，那么喝冰水是不是能减肥？
A：答案或许有些令人失望，因为并不能通过喝冰水来完成减肥这一伟大事业。首先明确一下营养学中常用的计量单位：卡路里和大卡。1 个大气压下，使1 克水上升 1°C 所吸收的热量称为 1 cal（1个卡路里），那么1 千克水上升 1°C 所吸收的热量为 1000 cal（1000 卡，也叫1 个大卡）。这样我们就可以估算出喝冰水所需要的热量，假如我们喝了 1 升的冰水（约等于 0°C），将这部分液体加热到正常体液温度（约等于 37°C），可以得到人体需要提供的热量是 37 大卡。那这样的能量消耗是个什么概念呢，米饭每 100 克的热量是 116 大卡，成年人正常每天热量摄取大致应为 2000 大卡以上，因而喝了这么大杯的冰水对于能量消耗仅仅是 2% 左右。
人体一天中热量消耗方式主要有：基础代谢消耗（人体维持最基本的生理活动所需要的热量，成年男性大概为 1400 大卡）、运动消耗和食物热效应（由于进食引起的热量消耗，约为基础代谢 10%）。成功的减肥就是要消耗的热量大于摄入的热量，可以一方面要主动控制热量摄入，抵抗高热量食物诱惑；另一方面要增加热量消耗，从上面可以看出运动消耗这部分是可以主动控制。成人慢走一小时消耗 200-300 大卡，可见加热冰水消耗的热量是远远不及一般运动消耗的。
此外，冰水进入消化道后引起身体的体温控制反应，使得在很快（20 分钟左右）消化道内温度稳定后，温度变化幅度远远小于直接热传递导致的温度变化。鉴于人体基础代谢能量中大部分用来维持体温恒定，因而喝大量冰水会导致身体额外的负担，对于身体其他的正常生理活动造成不必要影响，不利于身体健康。因而还是建议大家多喝热水，适量运动。

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02月12日 21:03 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：我们拥有视觉所以我们能看到，我们拥有嗅觉所以我们能闻到，那么是不是说我们身边还存在着别的东西，只是我们没有对应的感官所以未曾察觉？
A：当然是有的，我们身处在电磁波的海洋中却不能自觉。你的手机时时刻刻都以无线电波与基站交流，然而你却只能对屏幕中发 ​ 展开全文c

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Q：我们拥有视觉所以我们能看到，我们拥有嗅觉所以我们能闻到，那么是不是说我们身边还存在着别的东西，只是我们没有对应的感官所以未曾察觉？
A：当然是有的，我们身处在电磁波的海洋中却不能自觉。你的手机时时刻刻都以无线电波与基站交流，然而你却只能对屏幕中发出的可见光长吁短叹。从香蕉到燃料铀，无数的原子核在衰变中释放各种粒子，你却只能听到盖革计数器中的哒哒声。
人类的感受器其实极为有限，只能对有限范围内的有限刺激做出响应。其实大多数动物的感受器都是比较有限和相似的，因为大家都是起源于相同的祖先。不过由于适应环境的特化，部分动物有着相对于人更敏锐或更迟钝的感官。例如视觉，鸟类普遍可以识别比人类更为丰富的色彩，而狗则是缺失一种视锥细胞的色盲。
不过我们可以通过工具弥补感官上的短板，捕捉自然界丰富的信息。曾经的无法感知，如今也渐渐不再是困扰了。

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02月11日 11:44 转赞人数超过10  来自 微博 weibo.com

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Q：在没有电阻的情况下，没有电压是否可以有电流？
A：可以。很容易想到的一个例子，一个超导环，在高于转变温度时垂直于环外加磁场，降低温度至超导转变温度以下，此时环具有了超导性，撤去外加磁场，闭合回路中的总磁通要保持不变，超导环中会产生电流，以抵消撤去 ​ 展开全文c

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Q：在没有电阻的情况下，没有电压是否可以有电流？
A：可以。很容易想到的一个例子，一个超导环，在高于转变温度时垂直于环外加磁场，降低温度至超导转变温度以下，此时环具有了超导性，撤去外加磁场，闭合回路中的总磁通要保持不变，超导环中会产生电流，以抵消撤去磁场带来的影响。这里电流是单位时间内经过导体某一截面的电量，在超导环中，因为具有零电阻的特性，电流可以持续存在而不发生衰减。电压为在单位电荷在两点之间移动所做的功，超导环中电荷的移动并没有做功。因此超导环是没有电阻的情况下，没有电压可以存在电流。从欧姆定律的角度出发，在电阻为零的情况下，不管电流的数值，电压为零。

有人提出不同的看法，超导体可以在没有电压的情况下维持电流，但是最初超导环中电流的产生需要“勉励电压”（撤去磁场时磁场的变化会带来电压的出现）。

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02月10日 18:45 转赞人数超过10

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Q：为什么下雨天鞋底湿的时候走在地板上会有咕叽咕叽的声音？
A：一种可能的原因是鞋子底部的橡胶缝隙可以吸水。在落脚时，橡胶受到了挤压会将缝隙中的水挤出，在抬脚时，橡胶复原并重新吸水。这种通过不停的吸水排水的过程发出的声音应该与穿塑料(海绵)拖鞋洗完澡后 ​ 展开全文c

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Q：为什么下雨天鞋底湿的时候走在地板上会有咕叽咕叽的声音？
A：一种可能的原因是鞋子底部的橡胶缝隙可以吸水。在落脚时，橡胶受到了挤压会将缝隙中的水挤出，在抬脚时，橡胶复原并重新吸水。这种通过不停的吸水排水的过程发出的声音应该与穿塑料(海绵)拖鞋洗完澡后走在地板上的声音一致。
另一方面，我们在日常生活中见过这样的现象：穿着鞋子在光滑的地板上摩擦会发出尖锐的“吱吱”声(比如篮球场上会经常出现这样的声音)。这种“吱吱”声产生的原因与一种称为粘滑的现象有关。简单来说就是由于静摩擦系数比滑动摩擦系数大，我们对鞋底橡胶这个较硬的弹簧施加向前的推力时，会出现以下现象：当弹簧弹力突破静摩擦力时，鞋底开始滑动，摩擦力从静摩擦陡降为滑动摩擦，于是鞋底会获得一个较大的加速，弹簧因此得到舒张，弹力减小直到不足以克服滑动摩擦，继而鞋底会减速至停止，但此时驱动并未停止，于是弹簧会重新压缩进入新一轮的运动。
因此我们在抬脚时，鞋子在地面上经历了粘住-滑动-粘住-滑动……等循环往复的过程。这就相当于对地面施加了一个周期性的力，当这个力的频率接近地面的固有频率时就会引起共振而产生尖锐的响声。水则会影响鞋底与地面的静摩擦和动摩擦，当鞋底橡胶处于粘滞状态时，水已被压出，而在滑动状态下，水起着润滑剂的作用。所以在水的作用下，静摩擦力和动摩擦力的差别要大得多，这使得粘滑效应更加明显，“吱吱”的噪音也更大。
所以下雨天鞋底湿的时候走在地板上发出“咕叽咕叽”的声音可能是上面两种现象的叠加吧。

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02月09日 15:33 转赞人数超过10

#科普##微博公开课##悟理每日一答#
Q：绝缘体能否有金属光泽？
A：在尝试解答这个问题之前我们需要捋一下为啥金属会有所谓的金属光泽？首先，金属中的电子以自由电子气的方式存在，这时频率的电磁波均无法在金属介质中传播，于是金属对这样的电磁波有较高的反射率。当电磁波的频率高于Wp时，金属则变得 ​ 展开全文c

#科普##微博公开课##悟理每日一答#
Q：绝缘体能否有金属光泽？
A：在尝试解答这个问题之前我们需要捋一下为啥金属会有所谓的金属光泽？首先，金属中的电子以自由电子气的方式存在，这时频率的电磁波均无法在金属介质中传播，于是金属对这样的电磁波有较高的反射率。当电磁波的频率高于Wp时，金属则变得透明起来，形象地理解就是电磁波的频率太高，以至于电子的振荡完全跟不上电磁波的振荡，在电磁波“看来”，电子仿佛静止一般，因而无法对电磁波产生有效阻拦，电磁波也因此可以“畅通无阻”地通过金属。一般而言，这个截止频率Wp位于紫外波段，所以通常金属都可以反射可见光。其次，金属的表面经过抛光后可以变得非常平整，故而在表面处能够发生镜面反射，可以集中反射大量的光，从而产生“金属光泽”。
一般而言，含有大量自由电子的材料都可能具有金属光泽，绝缘体属于非常缺乏自由电子的材料，但这并不意味着绝缘体就没法有“金属光泽”。另一方面，从能带的角度考虑的话，金属属于无带隙材料，其价带电子可以通过吸收各种频率的光子跃迁到导带并退激辐射出光子，形成反射光。对于带隙较大的绝缘体材料，其可能无法吸收可见光波段的光子，于是材料看起来就是透明的，自然也没有金属光泽。但是对于带隙较小的绝缘体(半导体)，它们也可以吸收可见光波段的光子并原封不动地释放出来，所以一些表面光滑平整的绝缘体(半导体)看起来也会有金属光泽。

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02月08日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：植物细胞为什么有的怕冻，有的在零下几十度的东北却不怕冻，细胞内有防冻液吗？
A：通常低温对植物的伤害可以分为冷害和冻害，冷害发生在冰点以上，此时植物在低温环境中，细胞中含有的各种酶的活性降低，植物无法进行正常的生理活动；而冻害则发生在冰点以下，当 ​ 展开全文c

#科普##微博公开课##悟理每日一答#
Q：植物细胞为什么有的怕冻，有的在零下几十度的东北却不怕冻，细胞内有防冻液吗？
A：通常低温对植物的伤害可以分为冷害和冻害，冷害发生在冰点以上，此时植物在低温环境中，细胞中含有的各种酶的活性降低，植物无法进行正常的生理活动；而冻害则发生在冰点以下，当细胞内的水结冰后，无数小冰晶就像小刀子一样会把细胞的细胞膜细胞器破坏得一塌糊涂，给植物造成严重伤害。生活在低温环境中的植物经过漫长自然选择，几乎每种植物都有自己独特的抗寒绝活，这里只能简单介绍几种常见的方式。
（1）几乎所有植物都会在冬天进入潜伏期，主要是降低自己体内自由水的含量，降低代谢，此时植物细胞体内的渗透压上升，“溶液”的浓度上升，冰点下降，从这个角度看，可以说细胞内是有防冻液的。
（2）一些植物中含有一种神奇的蛋白质，植物抗冻蛋白，这种蛋白可以通过一些特殊的方式抑制细胞内冰晶的形成，降低植物细胞内液体的冰点，同时并不影响液体的熔点。从这点看，植物细胞内不仅有防冻液，还很高级。
（3）同样一些植物冬天会自动落叶，减少水分蒸发；或者演化出易于抗寒的结构，如植物长成垫子状，长出保温的绒毛等，不过这些就跟防冻液关系不大了。

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02月07日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：初中上物理课时老师说满满一碗水上漂着一块冰，冰化了水是不会溢出的。根据这条原理，冰山融化还是海平面上升的原因吗？
A：题目说明的是阿基米德原理，但要注意，碗里的水和冰融化后的水是一样的。海水和冰山可不是这样，海水是盐水，冰山是淡水，海平面上漂浮的 ​ 展开全文c

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Q：初中上物理课时老师说满满一碗水上漂着一块冰，冰化了水是不会溢出的。根据这条原理，冰山融化还是海平面上升的原因吗？
A：题目说明的是阿基米德原理，但要注意，碗里的水和冰融化后的水是一样的。海水和冰山可不是这样，海水是盐水，冰山是淡水，海平面上漂浮的冰山融化时，水平面实际会上升。可以这样思考，冰山在海平面下的体积为V，所以体积为V的海水质量=冰山的质量=冰山融化得到的淡水的质量，因为淡水密度小于海水密度，所以融化得到的淡水体积大于V，这些淡水除了填补冰山在海平面以下的V，多出来的部分导致海平面上升。
当然要说明的是，这种漂浮冰山导致的海平面上升微乎其微，真正会使海平面上升的是格陵兰岛和南极大陆上的冰川，它们没有漂浮在海平面上而是在陆地上，融化后全部用来增加海平面。这两个地方的陆地面积占地球总面积的1/30还多，冰川平均高度2000m左右，显然，全部融化以后可以使海平面上升60m以上。
顺便一提的是，全球变暖导致冰川融化以外，也会导致海水膨胀，这也是海平面升高的原因之一。

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02月06日 10:00  来自 微博 weibo.com

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Q：冰山海面下的冰为什么不会融化？
A：极地积年雨雪结成的冰川由于自身重力的原因往四周扩展，达到海平面附近时，受海水浮力的影响发生局部断裂，形成漂浮在海面上的冰山，冰山是淡水。
极地附近的冰山难以融化主要包括以下几个方面的原因。首先冰山的熔点是0℃，而 ​ 展开全文c

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Q：冰山海面下的冰为什么不会融化？
A：极地积年雨雪结成的冰川由于自身重力的原因往四周扩展，达到海平面附近时，受海水浮力的影响发生局部断裂，形成漂浮在海面上的冰山，冰山是淡水。
极地附近的冰山难以融化主要包括以下几个方面的原因。首先冰山的熔点是0℃，而周围的海水由于含盐所以冰点低于0℃。极地附近的海水温度会随着季节变化，一年中大部分时间里海水温度是0℃以下，而高温时也不过2~3℃，极地很多地方年平均海上温度低于0℃，因此冰山除了本身就难以融化以外，也会交替经历融化和凝固过程；其次冰山往往很大，比表面积小，热交换作用很小，大部分还都在海平面以下，在海平面1km以下的海水温度变化是很小的，基本上就0℃附近，因此海平面以下的冰山就更难以融化了。 收起全文d

02月05日 15:15  来自 360安全浏览器