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有没有比水还解渴的东西? | No.459

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-09 12:49

正文

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当然在提问图中的描述也并非空穴来风,在达尔文著名的环球航行中,船长菲茨罗伊给出了如下描述:“如果液体很澄清,说明天气将会是晴好的;如果液体是朦胧的,有时伴有沉淀,那么天气也会像溶液一样多云;如果溶液中有沉淀悬浮,就预示着潮湿的天气或者下霜;如果悬浮的沉淀和朦胧的液体并存,说明暴风雨将会到来;如果在晴朗的冬日里液体中有沉淀悬浮,就说明要下雪了;如果在暖和的日子里或者下雪的冬天,液体中有大块的沉淀,说明将会阴天;如果在杯底有晶体析出,说明要下霜了;如果在顶部有螺旋纹,说明要起风了。”

参考文献:

  1. 风暴瓶的历史及传播 .

by ccu

Q.E.D.

Q3

什么是金属疲劳?如何消除/避免金属疲劳?

by MikuPrime

答:

金属疲劳是指一种在交变应力下金属材料发生破坏的现象 。所谓交变应力,指的是随时间周期性或随机变化的应力,它可以是有规律的,也可以是没有规律的。与静载破坏不同,金属疲劳具有几个显著特征。首先, 金属疲劳只有在交变应力下才会发生 ,即使应力幅值远低于材料的静强度极限,长期循环后仍可能导致断裂。其次, 疲劳是一个发展的过程 ,金属疲劳是在一段时间内不断累积损伤的结果,需要经历裂纹萌生、扩展和最终断裂三个阶段,它不是短期就能发生的。再者,疲劳通常在局部区域内发生,而不是由整个结构控制,这种局部区域一般处在由于外载荷的作用、构件几何形状变化、温差、残余应力或材料的缺陷而引起应力集中的地方。

从微观机制来看, 疲劳其实是金属上的微观裂纹在连续重复载荷作用下不断扩展,直到最后到达临界尺寸时出现的突发性断裂破坏 。这就导致即使交变应力小于静屈服极限,但也会发生金属断裂的现象。

想要提前发现金属疲劳,有很多无损监测方法,比如 超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测 等。以磁粉检测为例,它利用铁磁性材料磁化后,缺陷处会产生漏磁场的原理,通过吸附的磁粉显现裂纹轮廓。

预防金属疲劳的方法也有很多。 材料设计上要避免尖角、缺口、截面突变 ,因为这些地方容易引起应力集中;材料处理上可以通过对金属表面进行强化处理,如淬火、滚压等来提高疲劳强度;或者向金属中掺杂其他物质,合金化材料,也能提高疲劳强度。

参考文献:

  1. 郝富杰.概述金属疲劳产生的原因及影响因素[J].山西建筑,2011,37(11):51-52.

by Sid

Q.E.D.

Q4

为什么纸张上滴到水会变皱?即使晒干了还是皱的?

by 𝓖𝓻𝓪𝓬𝓮

答:

这个现象是水分与纸纤维的相互作用改变纸张物理结构导致的。

首先,我们需要知道纸张的物理结构。纸张主要由植物纤维(主要是纤维素)构成,这些纤维主要通过氢键相互连接形成网络结构。

当水分子渗入纸张时,它们会插入到纤维素分子之间,破坏原有的氢键连接,使纤维能够移动。纤维吸收水分后会膨胀,但由于纸张中纤维排列并不完全均匀,不同区域吸水膨胀的程度也不同。这种不均匀的膨胀导致纸张产生应力,使部分区域拉伸而其他区域收缩,最终形成我们看到的皱褶。

当纸张晒干后,纸张内的纤维已经被重新排列到新的位置。随着水分蒸发,纤维间形成新的氢键连接,但它们已经固定在了皱褶的形态中。这种结构重组是不可逆的,使纸张上的褶皱仍然存在。

参考文献:

  1. Niskanen, Kaarlo. (2008). Paper Physics Papermaking Science and Technology.
  2. Hubbe, M. A., & Bowden, C. (2009). "Handmade paper: A review of its history, craft, and science." BioResources, 4(4), 1736-1792.

by 谭景仁

Q.E.D.

Q5

请问为什么人大多是右撇子?是特殊被强化过进化来的吗?

by 9

答:

你有没有发现,饭店桌子上的二维码总是在右手边,奶茶店的付款码也经常在右手边,这种现代生活中的微小差异,实则折射出人类进化史中持续百万年的"右手优先"策略。  研究显示, 大多数人的语言处理区和负责精细手部动作的神经网络都位于左半球,右手由对侧的左半球直接控制,信号无需跨半球传递,动作与语言配合更省时省能 。2号染色体上的 LRRTM1等位基因被证实与用手倾向相关 ,但它们只提供概率上的轻微偏向,后天环境仍能左右最终结果。考古学家在距今约 50 万年的石器刮痕和尼安德特人牙齿磨痕中辨认出明显的右手主导痕迹,说明这种偏好远早于现代文化;右手在多人协作打制工具时更易同步动作,于是被 自然选择优先保留

那么左撇子为何始终占到十分之一左右?演化学者提出“稀有优势”假说:在对抗或竞技场景里,左撇子的动作方向不常见,令对手难以预判,带来额外赢面,因此左撇基因在群体中以低频形式被保留。从另一方面看,大脑侧化程度较弱的 左撇子人群在空间想象或某些创造性任务上表现更活跃 ,同时研究也发现他们在自闭症、精神分裂等神经发育障碍中的比例略高,利弊并存。总的来说,人类以右撇子为主并不是“更好”的单一路径,而是神经结构效率、遗传概率、社会习俗和生态竞争共同磨出的平衡结果。







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