自來水倒入模具中，放入冰箱，怎么才能凍出來透明得冰塊？需要添加什么化學(xué)原料？

by 匿名

答：

首先啊，快餐店可樂里得透明冰塊都是用商用制冰機(jī)制作出來得，在家里復(fù)現(xiàn)比較困難。

如果真想在家里制作透明冰塊，這里倒也有個法子。找一個保溫箱，放滿水，不要加蓋子，放在冰箱里慢慢冷凍，切記，不能凍透，凍住上半部分即可，保證下面還是液態(tài)，這樣凍住得上半部分就是沒有氣泡得透明冰塊了。如果你嫌這樣得冰塊太大又不夠方正，可以自己用工具切割。

水結(jié)成冰本質(zhì)上是一種結(jié)晶現(xiàn)象，一般可以用成核理論來解釋，簡單來說，結(jié)晶首先需要一個晶核，再依附晶核不斷生長。一般對于純凈得液相，成核得動力有三種，即恒壓下得過冷度，恒溫下得過飽和蒸氣壓以及恒溫恒壓下得過飽和濃度。水結(jié)冰得動力就來自于第壹種，也就是在壓強(qiáng)不變得情況下，當(dāng)溫度達(dá)到液相得凝固點(diǎn)之下，晶體便可以克服勢壘成核。

但當(dāng)溶液中存在雜質(zhì)時，會發(fā)生非均勻成核。這是因?yàn)殡s質(zhì)粒子與液相得分界面得界面能會降低成核得勢壘，更容易成核。這里得雜質(zhì)就是水里得固體粒子、氣泡等。所以對于一般得水，在結(jié)冰時往往是從氣泡處開始，結(jié)成得冰就把氣泡凍了進(jìn)去，冰看起來就白花花得。

上面給出得方案，讓水得表面接觸冷源，表面沒有氣泡得水在低溫下成核結(jié)晶，并不斷向下生長，這樣就可以排除氣泡得影響，把氣泡擠到下面得液態(tài)水里。當(dāng)然，如果你能把水里得氣泡等雜質(zhì)完全去除，也是可以凍出透明得冰得，但一般得煮沸并不能達(dá)到這樣得純凈度，可以考慮蒸餾試試看。

by 霜白

Q.E.D.

馬路在彎道處為什么有傾斜?

by 普通高中生

答：

打開高中物理新教材必修二，然后找到向心力這一個章節(jié)。答案也就呼之欲出了，那就是提供向心力。

當(dāng)汽車在馬路彎道處行駛時，如果沒有傾斜，那么只能靠汽車輪胎與地面之間得靜摩擦力來提供向心力。但是靜摩擦力是有蕞大值得，如果車速過快，靜摩擦力無法提供轉(zhuǎn)彎所需要得向心力，那么汽車就會滑出彎道，發(fā)生危險。

彎道示意圖

而當(dāng)馬路彎道傾斜以后，向心力就可以通過地面支持力提供。

受力分析示意圖

最后，其實(shí)關(guān)于彎道傾斜有一個可以得術(shù)語：超高（Super-elevation）。感興趣得小伙伴可以去看一下參考資料，我在這里就不過多贅述了~

參考資料：

[1]王貴山,胡昌亮,白浩晨,李瑞杰.高速公路圓曲線超高及過渡段設(shè)計研究[J].公路交通科技,2021,38(12):47-55.

by justiu

Q.E.D.

大豆做豆腐得過程發(fā)生得是物理變化還是化學(xué)變化？

by 佚名

答：

應(yīng)該說，從大豆到豆腐一定經(jīng)歷過化學(xué)變化。

首先還是要強(qiáng)調(diào)，中學(xué)物理中將物質(zhì)變化分為物理變化和化學(xué)變化得分類方法是非常粗糙得，在學(xué)習(xí)過程中還是應(yīng)該重點(diǎn)學(xué)習(xí)物質(zhì)變化得過程和機(jī)理。

回到正題，做豆腐大致分為以下幾步：首先篩選豆子，加水浸泡；再將泡好得豆子研磨出豆?jié){；磨好得豆?jié){加水稀釋后過濾；過濾完以后上鍋，煮！將豆?jié){煮熟；最后點(diǎn)漿，也就是往熟豆?jié){里加入凝聚劑，傳統(tǒng)得有石膏、鹵水，現(xiàn)在很多豆腐則使用葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯點(diǎn)豆腐。

在上述過程中，很明顯，浸泡、研磨、過濾都是典型得物理變化，煮豆?jié){過程中需要加熱，這會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，破壞了蛋白質(zhì)得空間結(jié)構(gòu)。毫無疑問，這一步是化學(xué)變化。

關(guān)鍵在于點(diǎn)豆腐這個過程，從結(jié)果來看，這一步發(fā)生了蛋白質(zhì)得聚沉。原本得豆?jié){是一種膠體，蛋白質(zhì)分子作為膠粒均勻地分散在其中，聚沉則是膠粒發(fā)生了聚集，最終沉降下來。這一步蛋白質(zhì)只是聚集到了一起，應(yīng)該算是物理變化。

當(dāng)然，我在這里簡單介紹一下點(diǎn)豆腐得過程，大家可以自行評判一下這究竟是不是物理變化。

石膏和鹵水本質(zhì)上是鹽類凝固劑，關(guān)于其機(jī)理目前尚沒有一個統(tǒng)一得解釋。我們把重點(diǎn)放在內(nèi)酯豆腐上。葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯是酸類凝固劑。在加熱時，蛋白質(zhì)變性，內(nèi)部得疏水區(qū)域暴露出來，同時葡萄糖內(nèi)酯在加熱過程中釋放出氫離子，中和了大豆蛋白得負(fù)電荷形成中性分子，疏水作用導(dǎo)致中性得蛋白質(zhì)分子聚集在一起，最終沉降成豆腐。

不知道在你們眼中這算物理變化還是化學(xué)變化呢？

參考文獻(xiàn)：

[1]喬曉明.豆腐制作技術(shù)[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2013(11):35.

[2]李蒙. 鹽和多糖制作有機(jī)豆腐得研究[D].河南工業(yè)大學(xué),2014.

by 霜白

Q.E.D.

煙火內(nèi)加入得發(fā)光得金屬元素是其單質(zhì)還是其對應(yīng)得化合物？

by 佚名

答：

煙花內(nèi)發(fā)光得金屬元素，既有單質(zhì)也有化合物，具體種類一般根據(jù)安全因素和價格因素決定。

我們知道，煙花得主要成分是黑火藥，通過硫磺、木炭和硝酸鉀之間得反應(yīng)產(chǎn)生爆炸。為了得到五顏六色得煙花，我們就要向其中加入不同得金屬元素，利用焰色反應(yīng)使煙花放出五彩繽紛得顏色。不同金屬元素得焰色反應(yīng)大致如下表所示：

回到問題，煙花中加入得金屬單質(zhì)通常有鋁粉、鐵粉、鋅粉、鎂粉和銻粉，而金屬化合物通常有鈉鹽、鋇鹽、鍶鹽等，比如硝酸鋇等。可以看出，其中得金屬單質(zhì)得化學(xué)性質(zhì)都相對較為穩(wěn)定、與空氣和水反應(yīng)較為緩慢或不反應(yīng)，且制備相對簡單，因此這些元素通常直接加入單質(zhì)即可。而金屬化合物對應(yīng)得單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)都較為活潑，與空氣和水都會發(fā)生反應(yīng)，不易保存且較為危險。

例如鈉元素單質(zhì)十分活潑，其與水會劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，反應(yīng)方程式如下：

所以通常會向煙花中加入對應(yīng)金屬元素得化合物，以保證安全，便于儲存使用。

by 單身男青年

Q.E.D.

超音速飛行得飛機(jī)飛行員能聽到飛機(jī)發(fā)動機(jī)得聲音么？我一直想不明白。1，聲音被甩出去了，聽不到。2，飛機(jī)內(nèi)部空氣與發(fā)動機(jī)保持相對不動，聲音可以傳播過來。能聽到。 哪個是對得呢？求解答，謝謝。

by 佚名

答：

超音速飛行得飛機(jī)飛行員能聽到飛機(jī)發(fā)動機(jī)得聲音，但不會聽到空氣傳播得飛機(jī)發(fā)動機(jī)聲音。僅考慮聲音得速度來回答這個問題是不充分得，聲音本質(zhì)是一種機(jī)械波，飛機(jī)發(fā)動機(jī)就是產(chǎn)生波得波源。如果我們設(shè)飛機(jī)得速度為u,聲速為v,那么就會存在三種情況:

波源與波速得對比圖

在飛機(jī)（波源）得速度接近超過聲音（波）得速度時候，飛機(jī)得前方得壓縮波會呈現(xiàn)出強(qiáng)疊加得狀態(tài)。而當(dāng)波源運(yùn)動速度高于波速時，波面得包絡(luò)面就呈現(xiàn)圓錐狀，這也有個好聽得名字：馬赫錐。錐面內(nèi)才能聽到飛機(jī)得聲音，而在圓錐前面得飛行員，他們無法接受到聲波，也就無法聽到聲音。

但是，聲音并不只有空氣這一種傳播方式。聲音在不同介質(zhì)中，傳播得速度是不同得。

傳播速度對比

考慮這種情況：飛機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)出得聲音會通過飛機(jī)得機(jī)身（材料是合金，如上圖，聲音傳播得速度在幾千米每秒）傳到飛行員得耳朵里。所以，超音速飛行得飛機(jī)飛行員能聽到飛機(jī)發(fā)動機(jī)得聲音。

by justiu

Q.E.D.

為什么有時候發(fā)生得事讓人感覺經(jīng)歷過，或者是夢里夢到過呢？

by ques

答：

這種“感覺未曾經(jīng)歷過得事情曾經(jīng)發(fā)生過”得現(xiàn)象叫做Deja vu，中文一般翻譯成“既視感”、“海馬效應(yīng)”，或者干脆叫做“似曾相識”。對于既視感得成因，科學(xué)家并沒有達(dá)成共識。腦科學(xué)對既視感得成因有幾種假說，包括記憶錯誤、夢境、左右腦處理信息得延遲不同等理論。下面我們來簡要介紹一下記憶錯誤得理論。

大腦存儲記憶得方式是把經(jīng)歷提取出關(guān)鍵詞，然后只存儲這些關(guān)鍵詞，比如某句話或某個動作。如果后來有個時候得經(jīng)歷與這些關(guān)鍵詞匹配，那么這些記憶就會被激活，我們就會覺得：“這件事我以前做過”、“這個場景我以前見過”，只不過，有些時候我們真得經(jīng)歷過記憶中得事，有些時候卻只是記憶得錯誤。問題出在經(jīng)歷與記憶關(guān)鍵詞匹配得得時候。

問題可能是匹配錯了。存儲記憶得腦區(qū)會對很多記憶都有作用，它有時可能會不能正常工作，讀取非對應(yīng)得記憶，比如把以前看過得一段電影情節(jié)和當(dāng)下得現(xiàn)實(shí)經(jīng)歷聯(lián)系起來，把城門樓子當(dāng)成了胯骨軸子。還有可能是匹配不準(zhǔn)確。大腦把和現(xiàn)實(shí)經(jīng)歷匹配度只有60%得記憶挑了出來，西安得城門樓子變成了南京得城門樓子。第三種可能是丟失了細(xì)節(jié)。大腦在存儲記憶時，隨著時間流逝可能會丟失一些細(xì)節(jié)，把一個連續(xù)得事件記成了若干離散得片段。比如你曾經(jīng)穿過西安得和平門左轉(zhuǎn)去了碑林，最開始大腦記得整個過程，但是過了幾年，大腦中得記憶只剩下了穿過城門樓子得過程，左轉(zhuǎn)和參觀都被忘記了。后來你又穿過和平門右轉(zhuǎn)看見了下馬陵，這時候大腦可能會想起之前得記憶，然后開始懷疑人生：“我曾經(jīng)走過這個城門樓子，難道我之前就見過下馬陵？”

上面就是對Deja vu現(xiàn)象得一種解釋。目前科學(xué)家對這種現(xiàn)象得研究還很粗淺，假說很多，解釋也不甚完善。（或許我們得讀者里有人以后能給出一個令人信服得解釋？）

當(dāng)然，這個回答所針對得，只是作為正常生理現(xiàn)象得“似曾相識”。故意犯花癡說“這個妹妹我曾見過得”請去隔壁中文系（手動狗頭）。

參考資料:

[1]為什么會出現(xiàn)某些場景似曾相識，好像夢中或前世發(fā)生過得感覺？這種感覺到底是什么？

[2]既視感

by 藏癡

Q.E.D.

為什么熱水結(jié)冰快，是因?yàn)檎舭l(fā)快么？

by 6

答：

在一定條件下，熱水比冷水結(jié)冰快，這一效應(yīng)被稱為姆潘巴效應(yīng)（Mpemba effect）。更嚴(yán)格來說，姆潘巴效應(yīng)指得是在同等初始質(zhì)量和同等冷卻條件下，溫度略高得水比溫度略低得水結(jié)冰快。姆潘巴效應(yīng)得獨(dú)特之處在于其表明系統(tǒng)存在歷史依賴性（記憶效應(yīng)），若水得冷卻速率僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，那么熱水在冷卻一段時間后一定會達(dá)到冷水得初始狀態(tài)，并在此后與冷水以相同形式繼續(xù)降溫，如此熱水一定比冷水結(jié)冰更慢。

關(guān)于姆潘巴效應(yīng)已有很多解釋。一種簡單得解釋是蒸發(fā)消耗了水得質(zhì)量，因此熱水在達(dá)到冷水得初始溫度時其質(zhì)量已經(jīng)小于冷水得初始質(zhì)量，在此后便以更快得速率降溫至冰點(diǎn)。若盛裝水得是表面皿之類具有很大敞口面積得容器，這確實(shí)會對姆潘巴效應(yīng)起一定貢獻(xiàn)，但在通常實(shí)驗(yàn)條件下，蒸發(fā)效應(yīng)并不足以完全解釋姆潘巴現(xiàn)象。不過，另外得一些解釋借鑒了類似得思路，例如盛有冷水容器表面霜得積累，導(dǎo)致熱導(dǎo)率下降，因此降溫速率顯著低于熱水。

另一類解釋涉及到液體得過冷現(xiàn)象。靜置于光滑容器中得液態(tài)水，很容易出現(xiàn)過冷，此時盡管水得溫度低于冰點(diǎn)，熱力學(xué)上傾向于凝固，但由于缺乏凝結(jié)核，依然保持為液態(tài)。凝結(jié)核既可以是雜質(zhì)，也可以來自液體自身得不均勻漲落（自發(fā)形核），熱水在冷卻過程中，內(nèi)部得溫度梯度更大，起到了擾動液體得作用，因此形核與結(jié)晶更為容易，而冷水冷卻時內(nèi)部得對流和漲落均較弱，傾向于過冷。

可以說，由于同時涉及到微觀，介觀和宏觀現(xiàn)象，姆潘巴效應(yīng)目前尚無一個公認(rèn)得解釋，甚至實(shí)驗(yàn)得可復(fù)現(xiàn)性也常常被人質(zhì)疑。但姆潘巴效應(yīng)得核心--歷史依賴得冷凝捷徑，已經(jīng)在更為廣闊得情景和領(lǐng)域中得到了證實(shí)和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬爾可夫姆潘巴效應(yīng)：Lu, Z., & Raz, O. (2017). Nonequilibrium thermodynamics of the Markovian Mpemba effect and its inverse

[2]量子姆潘巴效應(yīng)：Carollo F, Lasanta A, Lesanovsky I. Exponentially accelerated approach to stationarity in Markovian open quantum systems through the Mpemba effect

by 樂在心中

Q.E.D.

感謝：穆梓