Q1

为什么物理所回答的问题不只是物理？

by 匿名

答：

看到这个问题我就乐了，什么？物理所公众号还能学物理？

---严肃而认真的分割线---

首先，物理学是非常广阔的学科，它向上研究天文宇宙，向下研究地球地质，承接数学哲学，奠基化学生物。生活中处处有物理，不是吗？

其次，我们是有趣的公众号，目标是为大家带来更多更有趣的公益科普，自然也就不局限于物理。

我们思考过“火能不能点燃水”水多了能灭火，那火大了能点燃水吗？| No.284

禁食时“胖子和瘦子谁能坚持更长时间”禁食的情况下，胖子能多活一会吗？| No.281

我们不仅擅长“自我批判”震惊！问答投票竟有如此内幕！| No.280

还能从生活中发现物理为什么我的手机还不能边充电边玩，是手机还不够智能吗？| No.282

我们致力于科普，只要你有疑问都可以向我们提问。问答专栏将会以最基础的知识回答问题，并稍作拓展延伸。我们的上限取决于读者的好奇心，放马过来吧，好奇星人！

by 岷客

Q.E.D.

Q2

泡腾片是什么原理呢？

by 乔治乔治乔治亚🧸

答：

关于泡腾片的原理，之前有过一个相关的回答：为什么水的反常膨胀发生在4℃？|No.218

简单来说，就是其中含有泡腾崩解剂，这是碳酸盐或碳酸氢盐与有机酸的混合物，崩解剂遇水之后会发生反应生成大量二氧化碳。

由于崩解剂的存在，泡腾片被投进水中后会释放大量二氧化碳，大量气体使得泡腾片迅速裂解，分散溶解到水里，比普通药片溶解快得多。

泡腾片冲泡简单，而且大量泡沫导致药液表面积升高，可以大大提高药物的作用面积，因此成了许多药物的承载形式。既可以作为儿童、老人以及不方便吃药片的人群的口服药，又可以作为治疗口腔溃疡等疾病的药物。

但也正由于泡腾片会产生大量气体，为避免危险，冲泡后不要立刻密封！也不要直接直接吞服！请务必遵医嘱按说明书使用。

by 藏痴

Q.E.D.

Q3

我用除湿袋给衣柜除湿，明明室内气温还有10几度，但是除湿袋中积存的水中却有了小冰晶。

by 我爱物理，更爱数学(◔◡◔)

答：

看吧，很多时候数学并不能解决你的问题，还是要多学习物理啊。

除湿袋里的结晶并不是冰，而是氯化钙晶体。

可能会有人认为除湿袋是智商税，不过其实除湿袋确实能吸收空气中的水分。除湿袋的原理其实很简单，就是利用无水氯化钙或二水氯化钙的吸水性来吸附空气中的水汽，这是一个物理过程。氯化钙是立方晶体，粉末为白色或灰白色，吸湿性强，在空气中极易潮解。

除湿袋上层的小圆球，主要成分就是无水氯化钙或二水氯化钙，他们可以吸收空气中的水汽并溶解在其中，变成饱和氯化钙溶液，流入下层。因此除湿袋下层并不是水，而是氯化钙吸水后溶解形成的饱和氯化钙水溶液。水只是其中的溶剂。不同温度下，氯化钙在水中的溶解度也有所不同，溶解度随温度升高而升高。下表是氯化钙在不同温度下的溶解度：

可以看到，20℃下的氯化钙溶液溶解度为74.5g，但10℃下的氯化钙溶液溶解度为64.7g。也就是说，20℃下的饱和氯化钙溶液降温到10℃时，就会成为氯化钙的过饱和溶液，因此会析出氯化钙晶体。因此，如果你是在夏天挂的除湿袋，随着气温降低，除湿袋中会有氯化钙晶体析出，这就是题目中所说的“小冰晶”了。

参考资料：

氯化钙

物质溶解度表

99%的人都不知道，除湿袋集的不是水

by 霜白

Q.E.D.

Q4

从缺陷的角度考虑，为什么一般的金属材料都会因为淬火而变硬？

by 匿名

答：

淬火实际上是一个快速冷却的过程，在淬火的过程中，合金的高温相来不及转变成低温相，而被冻结在一个热力学上的亚稳态。以钢（主要成分为Fe和C）为例，高温下Fe的稳定相是γ-Fe（面心立方），低温下则是α-Fe（体心立方）。碳在后者中的溶解度低，因此缓慢降温时均相（奥氏体）的高碳钢会析出Fe₃C（渗碳体）和α-Fe（铁素体）两相。而快速冷却时，奥氏体会直接转变成亚稳态的马氏体（体心立方），从而避免了相分离。马氏体中填隙的碳原子起到了很好的固溶强化作用；马氏体在快速冷却过程中产生大量缺陷，起到了钉扎位错的作用，因此淬火后钢材的硬度和强度都会提高。其它合金的淬火过程，基本也是为避免低温下的相分离以充分利用固溶强化效应，同时在快速冷却过程中产生大量缺陷，从而提高材料的硬度和强度。

by 乐在心中

Q.E.D.

Q5

物体硬度与温度有关吗？如果不是与什么有关？

by 平安

答：

与温度有关。

对于一种特定的物质，我们大可以取个极限。温度升到足够高的时候，大多数物质都会变成液态乃至气态，肯定比低温下的固体形式硬度低多了对吧。

不抖机灵，认真分析。硬度表征的是材料局部抵抗外界物体侵入表面的能力，分为划痕硬度和压入硬度。我们平常说的硬度一般是指划痕硬度，此处我们也采用这种理解。为简单，我们假设材料是原子规则排列的晶体，而不是排布杂乱的非晶体。在材料表面几个原子的厚度之内，原子致密而规则地排列，近邻的原子之间既彼此吸引又有相互排斥力，原子们处在合力为零的位置（此处可以复习高中物理人教版选修3-3）。

这时候如果外部尖锐物体试图侵入材料表面，就需要将原子向两侧挤压，这时材料表面总的能量会上升，由于材料趋向于能量最低的状态，因此会抵抗外部物体的入侵。原子间作用力越强，上升的能量就越多，抵抗外部物体侵入的能力就越强，也就是硬度越高。而原子间的作用力除了和原子种类（材料的种类）相关之外，还与原子之间的距离有关。温度上升，原子热运动加剧，原子间平均距离也增加。平均距离的增加导致相互作用强度的降低，因此硬度也下降。

（很好，现在我已经不认识“硬度”这两个字了（T＿T)

by 藏痴

Q.E.D.

Q6

请问核能供暖是如何保证供暖水没有放射性的？核能供暖水的放射性大概在哪个数量级？

by 匿名

答：

太长不看版：

供暖系统和核循环系统只有热交换而没有物质交换，不需要担心安全问题。

详细版：

现阶段的核能供暖一般是利用核电站的余热。核电站的原理如下图所示。放射性较高的部分主要在一回路，一回路及其辅助系统和厂房统称为“核岛”。高温蒸汽驱动汽轮机的循环被称作二回路，二回路及其辅助系统和厂房也被称为“常规岛”，这一部分结构其实和火电厂的相关结构很类似。

我国目前的核能供暖系统，比如前些日子新闻报道的海阳核能供暖系统，都是从二回路中获取热量 [2]。在二回路中抽取蒸汽，通过核电厂内换热站、厂外供热公司的换热站，经过多级换热，才最后加热供暖系统中的循环水。每一级换热，都是对放射性物质的一层阻隔。所以，放射性物质和我们家里的暖气经过重重阻隔，不用担心对身体健康造成威胁。

此外，我国的核能相关建设所采用的安全标准都是最高级的，建设思路也是安全至上。由于采用了相当多的安全防护设计，我们甚至牺牲了一些性能上的指标。因此作为普通人，我们完全可以信任国家核工业的安全。

参考资料：

核电站的原理就是烧水吗？

科技日报.核能供暖走近，会有核污染、核泄漏风险吗？专家解答

by 藏痴

Q.E.D.

Q7

为什么交流电表测的是交流电的有效值？

by 匿名

答：

首先说明一下交流电有效值的定义：交流电和恒定电流分别通过同一电阻，如果在交流电的一个周期内，它们产生相同的热量，则这个恒定电流的电流I，电压U叫做交流电的有效值。

交流电表分为磁电式，电磁全式和电动式三种。而磁电式电表又叫整流式电表 ,可细分为半波整流式和全波整流式两种。

以半波整流式交流电表为例来解释为什么交流电表测量的是有效值.

当正弦交流电流流过电流表时，由于内部二极管D₁的整流作用，表头G测量出以下的正弦式半波直流电流

其平均值为

其中表头指针的偏转角度和电流平均值成正比（关键），而电流满偏时流入电流表的电流为

其中，表头G的满偏电流为，内阻为。注意这时如果把作为量程进行刻度，则用该电流表测量正弦交流电流时的度数正是正弦式半波直流电流的平均值，而半波整流式交流电路是取量程为进行刻度，这里的k称为电表的定度系数，是交流电的有效值与整流后直流电平均值的比值，即，从而测量的正弦交流电流读数是有效值！

可能有些读者觉着很绕，那么用一句话概括：在交流电表中采用定度系数使表盘指针显示的读数为有效值。[1]

Tips：以上只是讨论的正弦交流电，我们高中初中常见的交流电表因为定度系数是一定的所以一般只能准确的测得正弦交流电的有效值。[2]

参考文献：

[1]李俊成.对交流电流表读数的探究与思考——一次偶然实验测量引发的思考[J].物理通报,2014(02):41-44.

[2]张怀华.平均值电表不能读取非正弦式交变电流的有效值——兼谈一道创新型试题的科学性[J].湖南中学物理,2015,30(03):81-83.

by just iu

Q.E.D.

Q8

为什么宇宙中氦的含量仅次于氢，还说氦是稀有气体？

by 匿名

答：

氦元素在全宇宙的质量中大约占了24%，但是在地球大气中的浓度为5.2 ppm（1ppm=0.0001％）[1]，因此称它为稀有气体。稀有气体也被称为惰性气体，化学反应上的惰性也是造成氦气在地球上含量低的一个原因。接下来我们分析一下为什么氦气在地球上含量比较低。

一个物体要逃离地球，必须克服地球的引力。

v₂即为第二宇宙速度，物体要逃离地球，需要达到这个速度。那么大气中的氦原子的速度是多少呢？根据麦克斯韦速率分布函数

进一步得到最概然速率

代入氦气的原子质量可以得到氦气在室温的最概然速率在1500m/s左右。尽管这个速度仍然小于第二宇宙速度，但是我们从分布曲线可以看到有一部分氦原子的速度是可以超过第二宇宙速度的，这部分氦原子可以逃离地球，特别是位于大气最外层的氦原子更容易逃离地球。另外，我们由最概然速率分布表达式看到，分子质量越大，越不容易逃离，因此水分子相较于氦原子更难逃离。

最后还有一个问题，氢分子质量比氦原子更小，为什么地球上氢元素含量却很丰富呢？这是因为氢元素可以和其他元素结合形成化合物，比如水，然而氦气是惰性气体，难以形成化合物，往往以单质形式存在，因此氦元素很少，氢元素很多。

参考资料：

氦——维基百科

麦克斯韦-玻尔兹曼分布——维基百科

地球上的水会不会蒸发到太空？

by 有衡

Q.E.D.

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