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住在冰屋裡真的不冷?

一周時間過的好快啊


經歷了升溫降溫的反覆折騰


在冬天的尾巴上

小編終於感冒了 嗚嗚。。


好了,趕緊奉上問答8道


大家讀的開心啊~


1

Q


北極的冰屋住在裡面真的不冷?是相對而言?還是確實普通人在裡面也不冷?不冷的原因?


By 南山


A


冰屋確實能起到很好的抵禦寒冷的作用。建成的冰屋幾乎沒有縫隙可以讓寒風吹進室內,而且冰屋的建成材料——冰磚由於其是熱的不良導體,能起到很好的隔熱作用,冰屋的門一般面朝的方向也與風向垂直,而且十分低矮,使得寒風無法進入室內形成對流。北極的室外環境溫度可以到零下五十度,而冰屋室內的溫度可以達到零下幾度到十幾度,這對於有獸皮保暖的因紐特人來講已經足夠了,對於普通人來講應該也沒什麼太大問題,畢竟冬天南方室內不開空調跟這個應該差不太多。室內一般也不會有冰化了的問題,因為冰壁附近溫度總是低於熔點的,如果想讓室內更暖和,因紐特人會在內壁掛上獸皮,這樣儘管室內很暖和,但獸皮和冰壁之間的空氣由於獸皮隔熱作用無法升到較高溫度。雪洞也是同樣的道理,若是條件合適,挖雪洞不失為一個很好的野外生存技巧。

2


Q


相較於金屬做的碗,為什麼塑料碗比較容易積聚油漬不好清潔呢?是因為塑料的分子比較大所以間隙也比較大,於是比較容易卡住油漬分子嗎?


By 衝上雲霄


A

在高中化學課上曾經講過一個「相似相溶原理」——極性分子和金屬離子較易溶於極性溶劑而非極性分子較易溶於非極性溶劑,即極性相似的分子間一般親和力更強。在這個問題中也有類似的原因。一般而言,絕大多數油脂都是非極性分子或弱極性分子,而生活中常見的大多數塑料(聚乙烯,聚丙烯,聚酯等有機高分子材料)亦是如此。因此油脂和塑料之間的相互作用較強,而與金屬材料的相互作用較弱,從而油脂更容易粘附在塑料表面。類似地,許多陶瓷材料是以離子晶體為主,一般來說也會體現一定的極性,因此不容易粘上油脂,從而也易於清洗。此外,在某些塑料分子上會有一些易於和油脂親和的基團,這些基團也會起到一定的『粘』油的作用。綜上所述,一般情況下塑料會更『粘油』。當然也有例外,比如聚全氟烯烴等塑料,不易『粘』任何東西。


3


Q


請問那些星空圖拍出來的那些照片顏色是星空真實的顏色嗎的?

By Curious


A


不是的,為了增進區分度和藝術效果,人們會用各種渲染技術去修飾圖片。


這裡需要強調這些處理是必要的。天文的觀測是多波段的,而觀測設備通常只能在某一個波段進行觀測,包括射電,紅外,可見光,紫外,X射線,Gamma射線等等,每一個波段都能給天文學觀測提供不同的信息。而人眼只能識別可見光,其他波段的觀測必須經過處理,才能為我們所分析。


4


Q


相同條件下一種元素半衰期越短,放射性越強嗎?世界上放射性強度最強的是什麼元素?


By 牛牛


5


Q


無線充電是怎麼實現的,會不會對人體有害?有沒有可能像無線信號隨處可得。


By 渣渣渣渣大將軍


A


無線充電有很多種方案。電容式——原理即是交流電可以通過電容器,用電器上有一個極板,充電器上有一個極板,可以通過兩個極板構成的電容器進行交流充電;電感式——兩個線圈通過磁場耦合傳送能量,這種充電方式有明顯的特點:為了達到較高的耦合係數和品質因數,用電器需放在特定的位置;無線電波式——基本原理類似於早期的礦石收音機。主要有微波發射裝置,微波接收裝置。接收電路能捕捉無線電波的能量,隨負載做出調整,保證穩定的直流電壓;磁場共振式——能量發射裝置,能量接收裝置均調到一個特定的頻率上共振,他們可以交換彼此的能量。


到目前,還沒有任何機構得出無線充電對人體有害的結論。


要讓無線充電像現在的無線信號一樣俯拾即是,很難。但是,這項技術仍然有望實現。


6


Q


如果將昆蟲原比例放大,它們的外骨骼硬度要有多大才能支撐他們的重量?


By @傻瓜


A


通常生物的尺寸越大,身體所承受的壓強越大。簡單的數學告訴我們,在身體構型不變的情況下,身體所承受的壓強與尺寸成正比。所以,電影裡面的哥斯拉小怪獸在陸地上行走真可謂是「壓力山大」。我們可以作一個估計,有資料顯示:哥斯拉同學的身高約110米,體重達9萬噸。如果以其用人類中最胖的體型做一個比對,可以估算他的骨骼承受的壓強大約是一個正常人類的200-300倍。這已經超越了人類長骨的壓縮強度(約200Mpa)。況且,這還是以人類能承受的最強壓力來算的,實際上,比較脆弱的環節像關節,內臟等能承受的閾值遠比它小得多。這就是為什麼陸地上沒有特別大的動物。曾經稱霸一時的恐龍的最大體型不過幾十米長,而且都是標準的短粗腿。


昆蟲的外骨骼成分主要是幾丁質(一種多糖)和蛋白質。這種材質的強度小編沒有查到,不過顯然和人類的骨骼沒法相比,而且剛性程度不能滿足要求。所以,就算把螞蟻放大到人類大小也能勉強站起來,但是我們也不願意看到螞蟻互相打個招呼整個身體都跟著搖晃的場面。至於題主所問的把昆蟲放大,外骨骼要達到什麼強度才能撐起他們的重量,小編只能說原來的外骨骼肯定不行。至於什麼材料是合理的和完美的,看看我們的周圍吧,神奇的大自然早就把答案告訴得八九不離十了。


7


Q


為什麼四氧化三鐵天然具有磁性?


By 好奇的高中生


A


物質是由原子組成的,原子又是由原子核和圍繞原子核運動的電子組成。正像電流能夠產生磁場一樣,原子內部帶電粒子的運動也會產生磁矩:原子的磁性來源於原子中電子及原子核的磁矩。但原子核的磁矩很小,與電子磁矩相比可以忽略(相差三個數量級),而電子磁矩則包含了電子軌道磁矩和電子自旋磁矩。


在很多磁性材料中,電子自旋磁矩要比電子軌道磁矩大的多。這是因為在晶體中,電子的軌道磁矩要受晶格場的作用,不能形成一個聯合磁矩,所以對外不顯示磁矩,這就是一般所謂的軌道動量矩和軌道磁矩的「猝滅」或「凍結」。所以很多固態物質的磁性主要不是由電子軌道磁矩引起的,而來源於電子自旋磁矩。


原子之間相互接近形成分子時,電子云會相互重疊產生相互作用。由鄰近原子的電子相互交換位置所引起的靜電作用叫交換作用。電子的這種交換作用是會影響電子自旋磁矩以致影響物質宏觀磁性的。具體來說,當兩個原子臨近時,除考慮電子1在核1周圍運動,以及電子2在核2周圍運動外,由於電子是不可區分的,還必須考慮兩個電子交換位置的可能性,即電子1出現在核2周圍運動,電子2出現在核1周圍運動。由這種交換作用所產生的能量變化就叫做交換能,記作Eex。由量子力學可以得到:。式中S1、S2為兩個電子的自旋量子數。為兩個電子的自旋磁矩方向之間的夾角,Je稱為交換積分常數,它的數值大小及其正負取決於近鄰原子未充滿的電子殼層互相接近的程度。


四氧化三鐵內含有未成對電子而且交換積分常數為正,使得相鄰原子磁矩取向相同時能量最低,因此顯出宏觀磁性。


8


Q


請問氣態行星真的都是氣體嗎?比如木星,如果都是氣體那氣體的密度是不是要比固體還要大啊?氣態行星為什麼沒有變成固態呢?有純液態星球嗎?


By 順其自然


A


氣態行星當然並不只有氣體,它只是外表上看是氣態的;氣態行星的結構一般是,外層氣態分子,往下由於壓強越來越高,分子凝聚成液態,再往下就變成固態內核了。例如木星,它外層是一層氫、氦混合氣體,往下大概1000公里,逐漸由氣態變成氣液混合態,然後變成液態金屬氫;液態金屬氫再往下大約木星半徑的78%后里面有一個固態內核(不過目前內核的存在還屬於模型猜測階段)。所以嚴格意義上來說我們叫它氣態行星並不準確,因為它大部分(無論是質量還是半徑)都是固態和液態的。當然我們也可以這麼來理解,氣態行星就是表面只有氣體的行星;而固態行星,像地球、火星,就是其表面有固態陸地的行星(事實上,我們知道地球內部是液態的熔漿)。

住在冰屋裡真的不冷?



其實行星上的物質(從內核到外層)是固態、液態還是氣態,取決於其組成物質、行星質量、壓強、溫度以及存在的環境等。在真空中,純液態的星球是不可能存在的。只需考慮這一點,液態和真空之間需要存在過渡。要麼引力太小,液態分子會漸漸擴散到真空中,揮發乾凈;要麼就是在引力作用下,內部是液體,外層包裹著氣態(就是木星去掉固態內核的那種,也不是不可以的)。一個誤導我們認為純液態行星能夠存在的畫面,我想應該是電影中飛船里漂浮著的水滴。但我們不應該忽略它存在的環境——飛船里壓強是一個標準大氣壓。

住在冰屋裡真的不冷?



《太空旅客》劇照:大表姐在游泳時,引力系統發生故障,被困在水球中。


本期答題團隊:


清華物理系41的同學、北理工文卿、大化所J.Baker、理論所W.Jia


寫下您的問題,下周五同一時間哦~


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住在冰屋裡真的不冷?



編輯:Wqd

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