磁铁磨成粉还具有磁性吗？| No.172_风闻
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-09-12 15:49
原创：中科院物理所
只要功夫深，
磁铁磨成粉！
本期问题是，
磁铁磨成粉以后还具有磁性吗？
而说到磁性，
就会想到我们常用“声音富有磁性”
来形容一个人的声音好听，
那么声音，或者说声波，
作为物理学中的一个概念，
它能够被磁化吗？
1
Q
磁铁磨成粉还具有磁性吗？
by non-trivial
A
换种说法，铁磁性物质（这里指常说的磁铁，永磁体）颗粒大小和磁性的关系。我们在No.66 Q5中曾从磁畴的角度提过磁化的本质。同一磁体中有许多磁畴，而磁畴间自发强度大小相同方向不同，磁化的过程就是在外磁场作用下，使不同磁畴内的原子磁矩向同一个方向排列，此时磁体就有了磁性。
磁化强度从一个方向翻转到另一个方向需要克服一个势垒(磁各向异性能)，而这个势垒是和颗粒的体积(尺寸)成正比的。而对于每个孤立自旋，它会受到热扰动的影响。这两种能量相互竞争，在固定温度下，当它俩大小相近时，就达到了我们所谓的临界尺寸（类似的，也存在对应的特征温度）。此时热扰动足以影响磁化强度取向时，自旋会因为热激发，不断地随机振动，此时这种粉末不再表现出铁磁性，而是超顺磁性。即在没有外磁场下，不表现出磁性，而施加外场时，则类似顺磁性。超顺磁相比铁磁，其特点一是没有磁滞，意味着没有剩余磁化强度和矫顽力；二是如果以磁化强度为纵坐标，磁场强度和温度的比值为横坐标，这样的曲线永远是重叠的。
By****Aaron Chen
2
Q
声音能被磁化吗？
by abcd
A
磁化会影响介质中的声波，但没法给你具有“磁性”的声音。磁化是指没有磁性的物体获得磁性的过程，最早磁性是用分子电流来解释，磁化是分子电流的取向排列引起的；但量子力学最终告诉我们，磁性是来源于电子自旋磁矩和轨道磁矩（嗯，遇事不决，量子力学），此磁性不同于彼“磁性”。机械振动通过介质传导到我们的耳朵，最终转化为神经信号为大脑所感知，就是我们所说的声音，声音之于人，不是机械振动，而是电信号。
我们对声音的感知有三个要素：音调，音色和响度，这三个要素都与声源介质以及传声介质的机械振动相关，机械振动与原子核的集体振动——声子相关，而电子的变化对原子核的影响比较小，这种影响在极低温可以被观测到；另外如果传声介质是空气等气体的话，声音以纵波的形式传导，引起空气密度和压力的变化，磁性对气体中的声波影响不大。另外，爱因斯坦－德哈斯效应指出，电子自旋角动量和机械角动量本质相同，微观上电子角动量的转移的确会使原子发生机械运动，因此严格来说磁性会影响介质中的声波。
但是，这些由磁性引起的机械振动的变化，你的耳朵一般可感受不到啊。想通过磁化来使得自己的声音具有“磁性”，我看，还是放弃吧！
By 二十三
3
Q
熟石膏和生石膏有什么区别？
by 子墨August
A
生/熟石膏亦是如此，生石膏（天然产物）经过处理得到的就是熟石膏。从化学成分来看，生石膏主要成分是二水硫酸钙，而熟石膏主要是半水硫酸钙，而处理的方式，本质就是加热脱水过程，也就是常说的煅烧等。当然不同的温度煅烧，得到的产物是不同的，在很高的温度下，会得到另一种石膏的天然产物，也就是无水石膏，又叫硬石膏。当然区分这两种粉末的方式也很简单，将粉末和水1:1.5混合，如果混合后，干的就是熟石膏（因为吸水了），而生石膏不能吸水，肯定就是湿的了。
By Aaron Chen
4
Q
生活中可能发生核反应吗？
by 神秘人物
A
生活中时时刻刻都有核反应发生。核反应是指一个原子核或者亚原子粒子（质子，中子或者高能电子）与另一个原子核相撞产生新的原子核的过程，一般有自然界发生的核反应，也有人工的核反应，如被高能加速器加速的粒子轰击原子核，可以产生新的元素。提起自然界中发生的且与我们生活息息相关的核反应，生成碳14的核反应就必须要说一下了。地球时刻都在接受宇宙射线辐照，这些宇宙射线中能量比较高的中子，或者高能射线通过与高层大气的一系列作用产生的高能量中子，与大气中的氮14原子核发生反应放出一个质子，并生成一个新的核——碳14，核反应方程如下：
大气中碳14有稳定的含量，人，动物和植物体内也都有稳定含量的碳14；碳14是碳的放射性同位素，利用其半衰期可以测定年份。人工核反应中与我们生活关系最大的就是核电站的铀裂变反应，该反应通过电站为日常生活生产提供电能。
By 二十三
5
Q
食品用酒精保鲜剂，就是面包里的酒精卡为什么能保鲜？吃了会有危害吗？
by 匿名
A
首先酒精具有抗菌能力，其浓度在10%到20%以下没有杀菌作用，但有阻碍菌类繁殖的效果，部分菌类在1%浓度得酒精环境中就会被抑制繁殖，4%到5%浓度得酒精能够抑制绝大部分菌类得繁殖，在浓度高于20%时，尤其是60%到90%的酒精，具有很强的杀菌作用，比如常用的浓度为75%的医用酒精。
面包中的保鲜卡实际是一种酒精发生器，其工作原理是让酒精、脂肪酸以及香精等混合而成的保鲜液吸附在硅胶或具有多孔结构的纤维片中，然后附加在糕点、面包或珍鲜食品的包装袋内，让保鲜液按预设的速率挥发，使包装袋内充满保鲜液气体，抑制菌类繁殖，使食品保持原有香味，同时由于袋内气压增大，抑制食品中水分蒸发，保证食品的湿度，还具有防止食品硬化的功能。
由于高浓度的酒精会直接损害食品的滋味和香气，现有的市面上使用的酒精保鲜剂一般使用低浓度的酒精同时添加香精，被食品吸收的酒精（乙醇）含量在2Wt%到3Wt%以下(Wt%为重量百分比），包装中的酒精气体浓度约为1Vol%（Vol%为体积百分比）以下，能够抑制菌类的生长，起到保鲜作用。
但由于低浓度的酒精只能抑制菌类繁殖，不能完全杀死菌类，因此不排除存在初发菌数量很多，即使繁殖速率慢菌类也会快速繁殖而导致食品变质的情况（这难道就是传说中的人口基数大？）。
原则上讲，食品级的酒精在低浓度下是无毒的，没有变质的食物完全可以放心食用，虽然人生不能没有嚼头，但强烈不建议食用面包中的保鲜卡。
By 勿用
6
Q
单面镜的原理是什么?？
by 六六
A
单面镜(也叫原子镜、单向透视玻璃），是一种对可见光具有很高反射比的特种玻璃。一般的玻璃，站在两面都可以看穿到另一面的事物，而普通的镜子只有反射的功能，与一般的透明玻璃或者全反射镜不同，在单面镜的一面可以看到另一面的物体，从另一面却只能看到自己的像。这与玻璃上的镀膜厚度直接相关，如图所示。
膜厚与透射、反射、吸收率的关系
以BK7型号玻璃上的铝膜为例，在玻璃上不镀膜时，透射率远大于反射率，玻璃是透明的（红色-反射率，蓝色-透射率，黑色-吸收率）；膜厚度大于20nm左右时，透射率远小于反射率，从玻璃两面入射的光线均发生反射，因此不透光。可以通过控制膜的厚度使玻璃能够反射部分光的同时透过部分光线，合理控制玻璃两侧的光线强弱则可以实现单面镜的功能。
在实际使用时，身处强光的房间因为光线充足，反射的光较多，便会在镜中看见自己的影像。另一边光线很微弱的房间里，虽然其房间里部分的光线也可以穿过单面反光镜，但由于光度很低，所以强光房间的人无法感受到，只能看到自己的影像。同时由于强光房间的光线透过单面镜，使得暗房间的人能够看到强光房间的情形。就好像在街灯的强光下，我们不能看见萤火虫一样，因为来自萤火虫的微弱光线被街灯的光所盖过了。但当单面镜两边的光线强弱差异不大时，两边就都可以互相透视了。
图为单面镜工作原理
By 勿用
7
Q
生活中常用的镀膜技术有哪些？
by one heart
A
随着现代科学和技术的发展，薄膜科学已成为近年来迅速发展的学科领域之一，是凝聚态物理学和材料科学的一个重要研究领域。功能薄膜是薄膜研究的主要方面，它不仅具有丰富的物理内涵，而且在微电子、光电子、超导材料等领域具有十分广泛的应用。
薄膜材料在如今的生活中也具有非常广泛的应用，比如集成电路中的微型器件、液晶显示屏、食物保鲜膜等等。薄膜材料根据薄膜厚度可分为涂层（>1μm）或薄膜(<1μm),常见的涂覆薄膜材料的方法有喷涂、浸涂、抹涂、甩胶等等，如下图所示。
吃货眼中生活常用的镀膜技术
言归正传，根据薄膜材料制备的原理基础，可以将薄膜制备技术分为以蒸发沉积为基础的真空蒸发沉积、电子束蒸发沉积，分子束外延薄膜生长（MBE)等；以载能束与固体相互作用为基础的离子束溅射沉积、脉冲激光沉积(PLD)、离子束辅助沉积（IBAD）等；以等离子体技术为基础的等离子体增强化学气相沉积（PECVD），磁控溅射沉积等等；同时还有溶胶-凝胶法、电化学沉积、液相外延以及化学束外延等方法。
对于蒸发沉积系统，以最简单的真空蒸发沉积为例，其原理是在真空条件下，蒸发源材料受热，部分原子或分子脱离材料表面束缚做直线运动，遇到待沉积基片上沉积成膜。电子束蒸发则是利用电子束轰击待沉积物质，加热使其表面原子脱离。
载能束体系则一般利用载能束将原子和分子直接从物质中轰击出来，比如激光脉冲沉积利用激光对物体进行轰击，然后将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，得到沉淀或者薄膜的一种手段。
对于等离子体系统，其原理为向高真空系统中充入少量所需气体（氩、氧、氮等），使气体在强电场作用下电离而产生辉光放电，电离后产生的带正电荷离子受电场加速形成等离子流，轰击阴极靶材使靶材表面原子飞溅出来，以自由原子或与反应气体分子形成化合物，沉积到衬底表面形成薄膜层，溅射法被广泛地应用于制备金属、合金、半导体、氧化物、碳化物、氮化物等薄膜。
By 勿用
