为什么说“开水不响，响水不开”？| No.183_风闻
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-11-29 12:44
原创：中科院物理所
烧水过程中
水快开了的时候
会听到“呜呜呜”的声音
而当声音开始收，突然变小的时候
水就开了
这就是人们常说的
“开水不响，响水不开”
那么，开水不响的原因又是什么呢？
1
Q
在烧开水的时候，为什么人们常说：“开水不响，响水不开”？
by 匿名
A
当我们在加热一壶水的过程中，水的受热是不均匀的，即越靠近壶底（假设底部受热）的水加热的越快，此时水中的温度也是不均匀的，当底部水温达到汽化温度（烧开了）时，其他地方仍未达到此温度（没烧开），底部产生的气泡同时会因为浮力上浮，在上浮过程中与没烧开的水接触发生热传递后，气泡中的的温度、压力都会减小，虽说气泡外部的压力也会变小，但是外部压力的变化远不如内部压力变化剧烈，然后气泡就会由于压力差的原因缩小或者破裂，在水中产生剧烈震荡，这就是我们所说的“响水不开”。随着对水继续加热，整体水温均已达到沸点，此时水中的气泡不会因为受冷而收缩，相反，气泡在上升过程中外部压力减小，从而气泡会发生膨胀并迅速上浮，没有明显的震荡现象，即所谓的“开水不响”。
By Guomazing
2
Q
摩擦为什么能生热？
by 匿名
A
首先我们要明白温度是分子无规则热运动的宏观呈现，可以理解为一种物体的温度高，物体本身或者物体引起的周围介质分子的无规则运动越剧烈。当我们通过摩擦生热，宏观上可以讲机械能转化成了内能，而摩擦力本质上是电磁相互作用力，若不考虑具体的微观过程（实际上视情况而定，是几种复杂相互作用机理的共同作用），摩擦生热可理解为通过摩擦力这种电磁相互作用力将外力所做的功转化为了物体的内能。
By Guomazing
3
Q
从光电效应中想到，如果物质被打出电子，逸散到空气中，为什么不会使空气带电呢？
by 匿名
A
从理论上说，电子在内的电离辐射是可以将空气电离的，但是这只在粒子流足够强的情况下才会有显著的现象。例如，在地球大气层中，有一层大气被称为电离层。这里的空气就会被太阳抛射出的高能粒子（包含了质子电子等高能带电粒子）电离。
在光电效应的实验中，两方面的原因使得逃逸出金属的电子电离空气的效应极弱。
第一点，逸散到空气中的电流很微弱，一般只有10-11安培这个量级，这个强度的电子流是很难将空气电离的。
第二点，光电效应产生的电子能量非常低，逸出金属之后的能量只有几个电子伏特，而拥有0.5兆电子伏特的电子束在空气中的射程也只有1米左右，所以电子实际上很难飞得足够远以引起显著的现象。
这两个事实是光电效应实验中，电子无法将空气显著地电离的原因。
By Luna
4
Q
为什么暗光下相机会产生噪点，而人眼不会？
by 匿名
A
在光线较暗的环境中，光信号产生的电信号相对而言较弱，这时照片的信噪比就会相应地降低，光学和电子学中的各种随机噪声引起的噪点就会更显著，在被拍摄出的照片上噪点也就更明显。而人眼作为一个光学元件，对光的感知是由视网膜上的视锥细胞完成的，这种感光过程也会不可避免地产生所谓的“噪点”。但是，经历了成千上万年的进化，人类的大脑已经掌握了酷炫的全自动连续修图降噪合成技术，这才让我们得以在日常生活中几乎感觉不到这些噪点的存在。
By Luna
5
Q
为什么百度卫星地图上的正北方向和故宫中轴线不一致？正午时分影子指向的北方向，和磁北方向，还有卫星地图上的的北方向有什么不同？
by 大自然
A
卫星地图的南北方向和正午时分影子的指向都是沿经线（子午线）的，所有经线交汇于地理北极和地理南极。地理南极和地理北极的连线就是地轴，地球绕地轴自转。由于自转与地球自身的重量分布有关，地轴相对于地球的位置是随时间变化的，每年移动几厘米。
地磁南北极与地理南北极是不同的。我们可以把地磁场看成一个磁偶极，即磁感线交汇于两个极点。地磁场的S极位于北半球，称为地磁北极，N极同理。由于地球上的物质（主要是液态铁组成的外地核）分布在不断变化，影响了磁场分布，地磁北极的位置也是不断改变的，目前，地磁北极的移动大大加快，以每年几十公里的速度漂移。
磁极的移动路线
故宫的中轴线与子午线是不重合的，逆时针方向偏离子午线2度左右。古代技术水平不够？不太可能。我国古代天文历法数学等已经相当发达，早在唐朝就准确测量了子午线，而故宫中轴线是元代才确定的。中国测绘科学研究院的夔中羽老先生发现，将故宫轴线向北延长，就从元大都（今北京境内）连接到了元上都（今内蒙古境内）。所以，故宫轴线的偏离，或许是古代君王的心之所向。
By Xuan
6
Q
可以不加含钙的石膏，用其他方法使豆浆沉聚成豆腐吗？
by 匿名
A
豆浆本身是一种胶体。从原理上讲，由豆浆“得到”豆腐的原理在于外加的石膏（主要成分是硫酸钙）引入了钙离子，中和了豆浆胶体表面带的负电荷，胶体的稳定性被破坏，在范德华力的作用下，胶体粒子相互吸引聚集，从而形成固体，也就是豆腐。
在日常生活中，除了用石膏点豆腐，比较常见的还有利用卤水点的豆腐。卤水中的主要成分是氯化镁，这时引入的就是镁离子了，而起到的效果是一样的。
参考：Shimoyamada M. Processing characteristics of soy protein - curdling property of soy milk. J Cookery Sci Japan 2007; 40(1): 37–40 (in Japanese).
By Dannis
7
Q
为什么用微波炉加热整个鸡蛋会炸，但是如果把鸡蛋搅散了再放进微波炉就不会炸？
by 零度酸汤鱼
A
在解释这个问题之前，我们首先来了解一下微波炉加热食物的原理：简单来说是靠微波与食物中的水分子或其他相似的“极性分子”发生“共振”，使分子振荡加剧，能量升高。当我们直接把整个鸡蛋带壳一起放进微波炉中加热的时候（危险操作，请勿模仿），鸡蛋内部的水被加热汽化，但由于有外壳，水蒸气不能逸出，会导致鸡蛋内部压强增大，当压强超过蛋壳的承受极限时就会变成“炸蛋”（不带壳但是蛋黄完整的生蛋也不可以直接加热）。
但是把鸡蛋搅散了再进行加热，或是把煮熟的鸡蛋扎几个孔，使水蒸气可以逸出，压力得到释放就不会炸了。
不止鸡蛋，很多带壳带皮的食物比如葡萄、番茄等放进微波炉直接加热都会有爆炸的危险，所以大家在使用微波炉的时候，不要图方便而把整个鸡蛋放进去加热，“炸蛋”有危险，加热需谨慎。
By 懒懒的下午三点半
8
Q
许多实验需要在微重力甚至完全失重情况下进行，科学家在地球上是如何创造微重力环境的？
by 匿名
A
众所周知，重力的大小跟重力加速度密切相关，所以我们常用重力加速度g来衡量重力的大小。微重力指的是有效重力（重力与运动所产生的惯性离心力的合力）很小，而不是实际受到的重力小（微重力这一概念严格讲是指10-6×g的有效重力加速度）。因此，消除重力效应可以有消除重量感知和消除加速运动两种基本途径。
消除重量感知可通过实验平台与物理“等效”下落的方式实现，比如落塔中的自由落体和轨道飞行器的椭圆飞行。消除加速运动则可通过密度匹配、利用浮力平衡重力等方式可实现对物体的悬浮，以使其终末速度（terminalvelocity，即经平衡后物体的最终速度）最小化乃至为零。地球表面微重力环境或效应模拟的技术和装置主要包括两类：
①基于“消除重量感知”途径：包括落塔(落管)、自由下落装置、钟摆等；
②基于“消除加速运动”途径：包括回转器、旋转（灌流）生物反应器、磁悬浮装置等。
By 懒懒的下午三点半