病毒作為最簡單的生物
最大也只有幾百納米
它能夠被物理拍死嗎?
為什么要吃派呢?
問答導航 Q1 為什么可降解吸管放進罐裝北冰洋汽水中會“沸騰”?放在別的汽水中會有同樣的現象么? Q2 為什么濕頭發滴下的水是小水珠,不是連續細小的水柱? Q3 諸如米飯,膠水這類粘性物質產生粘性的原因和本質是什么? Q4 重量為100N的液體能否提供200N的浮力? Q5 在橋上等紅綠燈的時候,旁邊的大貨車經過會明顯感覺到橋在振動,請問這是正常現象嗎? Q6 真空負壓采血的原理是血壓還是大氣壓作用? Q7 黑頭白頭到底是什么啊?看別人清理好解壓,這到底真的需要清理嗎? Q8 一個沒有窗戶的房間有兩扇相對的門,兩扇門同時打開時為什么會比單獨打開一扇門時的風速大? Q9 能用手(或者借助其他工具對其施加力的作用)拍死病毒和細菌嗎?
Q1 為什么可降解吸管放進罐裝北冰洋汽水中會“沸騰”?放在別的汽水中會有同樣的現象么?
by 愛提問的三楊開泰
答: 說出來可能會讓你有點驚訝,但是你描述的這個過程比起“沸騰”而言,更像是“結晶”,因為這里都涉及到成核過程。在汽水等碳酸飲料中,一般都溶解了大量的二氧化碳,內部壓強較高,在你打開飲料后,飲料內部整體實際上處于一個過飽和狀態,二氧化碳的析出一觸即發,只需要一個小小的“觸發點”。而你放入的這個吸管表面較為粗糙,這就提供了大量的成核位點,非常利于二氧化碳氣體的析出。不過不單單是這個因素影響了析出的速率,同時還有其他因素的影響:比如罐裝飲料一般更封閉,比瓶裝飲料的壓力要大一些,所以如果你有瓶裝的北冰洋,那可能你看到的現象就會小一些;其次,不同飲料的不同配方也會導致飲料的表面張力不同,從而導致成核的難度不同,也影響析出速率;以及溫度越高,二氧化碳的溶解度越小,也更容易達到過飽和狀態從而析出二氧化碳,這其實也就導致了你快速喝下大量看似“風平浪靜”的汽水,結果肚子卻漲得不行,很想打嗝。 by ArtistET Q.E.D.Q2 為什么濕頭發滴下的水是小水珠,不是連續細小的水柱?
by 徐承愷
答: 首先強調一下,頭發又不是水龍頭,只要不是攥在一起使勁擠,是不會有水柱留下來的。水之所以后變成小水滴,是因為有表面張力的緣故,表面張力是液體表面分子間的作用力,他會使水分子盡可能的聚集在一起,在沒有外力的作用下,水會自發的形成球形或接近球形的水珠。然后又在重力的作用下,水就保持水珠的狀態滴下來了。 同時頭發并不是光滑的,它是毛鱗片有很多凹凸不平的地方,這些微觀結構增大了摩擦力,使得水不能形成連續的水柱,毛躁的毛鱗片也會使水更傾向于凝成水珠。所以水在頭發上一開始是小水珠,之后水珠在毛細現象的作用下合成更大的水珠,當水珠的重力超過表面張力和摩擦力的合力時,水珠才會開始沿著頭發向下移動。 by 藍多多 Q.E.D.Q3 諸如米飯,膠水這類粘性物質產生粘性的原因和本質是什么?
by 云里物理
答: 米飯和膠水的粘性主要源于其內部分子結構和相互作用力。以米飯為例,米粒中的淀粉在加熱過程中吸水膨脹,形成一種稱為糊狀的結構。這一結構由大量的淀粉分子鏈交織而成,通過氫鍵等分子間作用力相互連接,形成一個三維網絡。冷卻后,部分淀粉分子重新排列,形成結晶區域,進一步增強了米飯的粘性。 膠水的粘性則與其所含的高分子聚合物有關。膠水中的聚合物分子鏈在溶劑的作用下處于分散狀態,能夠自由移動。當膠水涂抹在物體表面后,溶劑逐漸揮發,聚合物分子鏈之間的距離縮短,分子間的范德華力和氫鍵作用增強,形成堅固的粘結層。這一過程中的分子間作用力是膠水粘性的根本來源。 從物理角度來看,粘性可以通過黏度來量化。黏度是描述流體內部摩擦力的物理量,反映了流體抵抗形變的能力。流體的黏度越高,其流動性越差,表現出更強的粘性。例如,蜂蜜的黏度遠高于水,因此流動性較差,粘性更強。黏度的大小受到溫度、壓力和分子結構等因素的影響。通常,溫度升高會降低液體的黏度,使其流動性增強,粘性減弱。 此外,米飯和膠水在流變學上屬于非牛頓流體,其黏度不恒定,而是隨剪切速率的變化而變化。例如,膠水在受到外力攪拌時,其黏度可能降低,流動性增強;而在靜置狀態下,黏度恢復,粘性增強。這種特性使得膠水在使用時便于涂抹,而在干燥后形成堅固的粘結層。 參考文獻: 膠帶粘物體,竟是依靠分子級的范德華力- · 科普中國網. by Chocobo Q.E.D.Q4 重量為100N的液體能否提供200N的浮力?
by 宇宙分解
答: 液體浮力的本質是液體在物體各個表面的壓力的合力,而液體的壓強是只和液體深度有關的,通過計算可以得知浮力的大小就等于物體浸沒在液體中的部分等體積的水的重力。排開水的體積指的實際上就是物體浸沒在水中的部分的體積,因此浮力的大小和水體的總體積大小并沒有任何關聯。 提問者會產生疑惑很大程度上是因為提問中給出的受力平衡的說法是錯誤的。這個說法并沒有指出明確的受力分析對象,也根本沒有進行所謂的受力分析(流體的壓力涉及分子運動,使用受力分析沒法處理)。 假設現在有一個底面積S=10cm^2的細長容器,里面裝有100ml的水(水深10cm),現在有一個底面積也是S,高h=20cm的質量為m的柱體(體積是200cm^3或者說ml,浮力F=ρgSh就是200ml水對應的重力)可以恰好在不阻礙水上下流動的前提下塞進容器。那么當這個柱體完全浸沒在水中,容器中的水平面高度應當是30cm。 現在運用虛功原理的思想:讓物體向上移動一個小距離x,在這過程中水對物體的合力(也就是浮力)做功Fx應當與水體的能量減少相等,而水體的能量變化就是重力勢能變化,是原先在物體上方高為x的一部分水流到了物體下方,這個移動距離恰好是物體的高度h,重力勢能變化是ρgShx與浮力做功相等,消去等式兩側的x得到F=ρgSh,與使用排開水體積計算得到的結果一致。在上面的計算中可以發現浮力和水體形態沒什么關聯,而是直接與物體的體積有關(對于復雜形態的物體也是如此,此處不再贅述)。流體的重力以成倍作用在物體上,僅僅從力的角度并不容易理解,引入能量之后會方便很多。 by ccu Q.E.D.Q5 在橋上等紅綠燈的時候,旁邊的大貨車經過會明顯感覺到橋在振動,請問這是正常現象嗎?
by 匿名
答: 一般而言,你遇到的是正常現象,而且十分常見。你之所以感到振動,主要是因為車橋耦合振動以及機械波的傳播。當重型車輛(如大貨車)行駛在橋梁上時,會對橋梁施加動態載荷,導致橋梁結構產生振動。這種振動不僅影響橋梁本身,還會通過橋面傳遞給站在橋上的人,使人感覺到橋在振動。這種現象被稱為車橋耦合振動。有研究表明,車輛的行駛速度、載重以及橋梁的結構特性等因素都會影響這種振動的強度和頻率:一般而言,越重、越快的車輛會引起更大的振動,橋面的不平整也會加劇振動,同時通過多輛車也會增加振動的時間和強度。而且,橋梁的結構也會導致橋梁對振動的不同相應。 不過,雖然極其罕見,但是也有一種情況你需要迅速離開橋梁,最好聯系有關部門來處理:如果你發現振動異常強烈或者伴有異響,而且你的身體也有持續的“共鳴”感而不是短時間的震動,這就表明橋梁可能發生了共振,是十分危險的。歷史上就有一些類似的案例,造成了重大傷亡,所以在現代橋梁建設過程中,一般會利用事先模擬排查避開共振頻率、添加阻尼器、優化結構剛度和質量分布等技術來避免共振,所以你現在在橋上幾乎是不可能遇到共振的,但是如果這個橋年久失修、結構、質量分布等發生變化,發生共振的可能性也許就會變大。 參考文獻: 劉華全,楊得海,蔡成奇,等.高墩連續剛構橋車橋耦合振動分析[J].中外公路,2023,43(2):133-139. Journal of China and Foreign Highway,2023,43(2):133-139. by ArtistET Q.E.D.Q6 真空負壓采血的原理是血壓還是大氣壓作用?
by 匿名
答: 真空負壓采血其實主要是靠的血壓,真空負壓采血管在生產過程中,就會預先抽成真空,使得管內的壓力低于外界大氣壓,而血管內的壓力高于外界大氣壓。當采血針穿刺進入血管后,由于管內和血管內存在壓力差,血液受到大氣壓和自身血壓的雙重作用,會自然地流入壓力較低的采血管內。 不僅如此,由于采血管內的負壓大小是預先設定好的,根據采血管的容積和需要采集的血液量來調整,當采血管內血液達到設定的量時,管內的負壓逐漸減小,血液流入速度也會減慢,最終停止流入。 這種負壓采血能夠幫助血液順利的流出來,因為血液在血管內流動時,它的流速和流量受到血管直徑和血壓的影響。采血針采血時,針的直徑和長度會影響血液的流動速度。當針較細的時候,血液流動速度會減慢,但是負壓可以幫助血液順利的流入采血管。并且血液本身作為一種黏性流體,流動過程中受到黏滯性的影響,負壓可以克服血液的黏滯性。不僅如此采血針和采血管的內壁通常會進行特殊處理-硅化,將硅油分散在乙醚和乙醇中,涂覆管壁晾干或烘烤即成,以此來減少血液與管壁的摩擦,進一步促進血液流動。 參考文獻: 林雪遲,鄒海蛟,吳璇,等.真空負壓采血對臨床檢驗結果的影響因素[J]. 中國感染控制雜志,2011,10(3):235-237. by 藍多多 Q.E.D.Q7 黑頭白頭到底是什么啊?看別人清理好解壓,這到底真的需要清理嗎?
by Aaalcho
答: 白頭和黑頭都是輕度粉刺,成分都是皮脂、角質和細胞碎片,都是皮脂腺分泌和毛囊角化堵塞的結果,只不過是狀態不同。只不過白頭由于毛孔封閉,內容物未接觸到空氣,所以呈現白色;黑頭由于毛孔張開,內容物接觸空氣氧化從而呈現黑色。成因大致分為以下幾類: 皮脂腺旺盛(青春期、油性皮膚、天氣熱、熬夜導致皮脂分泌多) 角質代謝異常(老廢角質堆積沒清理好,堵住毛孔) 清潔不到位 / 過度清潔(不洗臉會堵毛孔,洗太狠又會刺激皮脂反彈分泌) 4.激素波動(比如月經周期、壓力、口服避孕藥、雄激素水平高等) 實際上如果黑頭白頭數量不多、沒有引起發炎(變紅、腫痛、產生痘痘)、沒有因此導致毛孔粗大敏感,并且自己也不在意的話就可以不用特意清理,保持正常的日常清潔即可,但是如果出現以上的情況,就需要清理了,這需要咨詢一些專業人士的建議,不過有一點是肯定的:一定不要自己動手去擠!否則很容易造成感染,導致發炎、感染、留下痘印甚至是凹坑。 by ArtisrET Q.E.D.Q8 一個沒有窗戶的房間有兩扇相對的門,兩扇門同時打開時為什么會比單獨打開一扇門時的風速大?
by 綺soso
答: 當兩個相對的門同時打開時,室內外空氣會形成對流,這就是老一輩說的“穿堂風”。通常情況下,室內的溫度會高于室外,兩個門打開時,室內較熱的空氣回向室外較冷的區域流動,室外的冷空氣會補充到室內,這種溫度差異導致了氣壓差的形成,從而驅動空氣流動。同時隨著熱空氣上升,冷空氣從下方進入室內,會進一步增強空氣的流動,形成穿堂風。只開一個門的話,其對流效果沒有兩個門那么好。 黃色為熱空氣,藍色為冷空氣 by 藍多多 Q.E.D.Q9 能用手(或者借助其他工具對其施加力的作用)拍死病毒和細菌嗎?
by 匿名
答: 從微觀尺度來看,我們的手雖然摸起來堅硬有力,但實際上卻是由一個個柔軟的細胞組成的。這些細胞內部充滿了液體,并處于組織液中,手掌擠壓時,就像一群裝滿水的氣球彼此擠在一起。盡管從宏觀視角來看,你感覺到強大的壓力,但對細菌、病毒這樣微小的個體來說,它們只是被柔軟、有彈性的“氣球”所包圍,所受到的力量其實并不如我們想象的那么巨大。因此,用手“捏”細菌就如同裝滿水的瓶子有幾只小蝌蚪,想靠握緊瓶子增加微不足道的力來捏死在瓶里的小蝌蚪,幾乎是不可能的。 另一方面,細菌和病毒在微觀上也并非輕易被機械擠壓就能破壞的個體。以細菌為例,它們的外層有一層堅韌的細胞壁,這種結構甚至比手掌表面的細胞結構要牢固得多。如果靠普通的擠壓或拍擊就能輕易破壞細菌的細胞壁,那我們的皮膚細胞早已受損,手掌將先一步受傷。病毒則更小,結構簡單但異常穩固,蛋白質外殼可承受一定機械壓力,單純拍擊更難以損壞它們。 因此,真正有效殺滅病毒和細菌的方法,并不是依靠拍打、擠壓,而是通過消毒劑、酒精、高溫滅菌或紫外線照射等手段。這些方法通過破壞細菌細胞壁結構或病毒的蛋白質外殼,從根本上阻止了它們的生存與繁殖。 by Chocobo Q.E.D.投票
本期答題團隊
藍多多、ArtistET、Chocobo、ccu
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編輯:藍多多
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