云彩为什么不会掉下来？ | No.61
苹果会往地上掉
凭啥云彩就不会？
它们都比空气重啊。
嗯，古人说“腾云驾雾”
仔细品来，似是
隐隐地悟到了云的秘密
为什么水能灭火？冷水和热水哪个更容易灭火？
By 翱翔 鸟瞰苍穹 Herobrine大帝
A
燃烧有三条件：可燃物、空气和温度达到可燃物着火点。灭火原理则是反过来，使三个条件不能同时满足。水灭火的原理，一是降低温度，二则隔绝空气。从这一角度讲，热水灭火的效果要比冷水好，因为热水喷在燃烧物上，能够快速在燃烧物周围产生水蒸气、起到大面积隔绝四周空气的作用。燃烧物一旦缺少空气，火势很快就会变小。然而若要判断二者是否有明显差异，没有定量的分析和实验是不能轻易下结论的。另外，对于一些化工类产品，需要作额外的考虑，以上结论未必成立。
月球上有没有磁场，可不可以用指南针或者类似指南针的东西辨别方向?
By Jhin
A
首先我们了解下指南针辨别方向的原理。我们都知道，指南针的红色端是磁针的北极，白色端为磁针的南极，而地球的地理南北极与地球磁场的南北极除一个很小的偏角外刚好是相反的，因此由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理，指南针红色端指北。
我们现在通常认为月球几乎不存在磁场。月球表面附近磁感应强度约为10-9 T ~10-8 T，远小于地球表面附近，约 5x10-5 T。另外月球不同位置处磁场强度明显不同，磁场分布极不均匀，不存在磁极，因此在月球上指南针应该是不起作用的。
火车经过隧道时耳膜会胀痛，那么此时车厢内气压是怎样变化以及为何这样变化呢？
By 击水三千
A
火车快速驶入隧道中时，隧道中的空气受到挤压并迅速被火车劈向两侧，从而火车侧面气流速度增加，侧向压强减小。由于火车并非完全密闭，其中空气会向外漏出，气压减小，引起耳膜胀痛等不适，此时可做吞咽动作或者张大嘴巴减缓不适感。需要注意的是，这个过程中，不同位置处气压变化的原因也有所不同。火车前方因受力压缩，气压高于常压；后方因气体无法及时补充，气压低于常压，且常因边界层分离导致附着涡流甚至湍流；而侧面因气体流速快，气压低于常压。在分析流体力学问题时，经常会用到伯努利原理，但是使用该原理时还是要注意其适用条件。伯努利方程是基于定常、无粘、沿流线、不可压4个前提，对微流团所受的重力和压力、及其动量改变量进行分析得到的，本质上是机械能守恒的结果，具体过程建议读者简单推导一下。
为什么电池会有保质期呢？没用过的电池超过保质期使用起来会有什么反应？耗的电去哪了？
By 果壳2019
A
电池当然会有保质期！这个问题和干电池的自放电现象有关。我们先来复习一下中学里面学习的铜锌原电池：铜做正极，锌做负极，中间连上导线，把电极浸泡到电解液中，我们就会在外电路得到电流输出。如果我们把导线去掉，把铜锌电极直接接触并把他们完全浸泡在电解液中会发生什么情况呢？我想你肯定知道，这和原电池没有什么不同。只不过我们没法利用产生的电能了。如果铜电极很小，只在锌的表面有一些分布，那就会形成无数个微小的原电池，从而消耗电池的化学能。电化学腐蚀的原理也是如此。没错，干电池的自放电就是由于电极表面或电解液中的杂质或者电极表面不均匀造成的。电池的正负电极都会出现微电池腐蚀的情况。但通常情况下，自放电主要发生在负极，如果电极表面存在析氢电位低的杂质，就会出现析氢反应。铁、镍、铜、砷等杂质都是有害的。所以，电池工业对电极和电解液中杂质浓度的控制相当严格，工艺流程和生产环境要求也很高。
电池经过较长时间的贮存后，自放电会造成杂质在电极表面沉积，电解液变质从而引起开路电压变低，持续稳定放电时间变短等情况。电能嘛，最终都变成热跑掉喽。
电磁炉为啥配铁锅？
By 佚名
A
要明白为啥用铁锅，我们首先来看一下电磁炉的加热原理。电磁炉的原理是电磁感应现象，即利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的磁场，处于交变磁场中的导体的内部将会出现涡旋电流，这是涡旋电场推动导体中载流子运动所致；涡旋电流的焦耳热效应使导体升温，从而实现加热。
如果单纯只是靠涡旋电流，那么岂不是所有导电材料都可以？为啥非得用铁锅呢？电磁炉用铁锅有如下三点优势：1.铁质或者合金钢，可以用其高磁导率来加强磁感，从而大大增强涡旋电场及涡流热功率。2.铁对磁场的吸收充分，屏蔽效果也非常好。3.铁还是人体必需元素之一。以上三点是铁质或者合金钢的独特优点，这些都是其他金属不完全具备的。此外，商用电磁炉是为铁质平底锅专门设计的，如果用其他材质的锅，都会因电阻率不匹配等原因导致电磁炉负荷异常、启动自动保护，不能正常工作。
既然铁锅有这么多优点，还与电磁炉这么搭，那还是继续在电磁炉上面用铁锅的吧，铝锅什么的就不要考虑了。
云的主要成分是水滴和冰晶，水和冰都比空气重，为什么不掉下来呢？
By 时光的河入海流
A
答主童年时也疑惑过，天上辣么大块棉花糖咋不掉下来捏？不过其实云是会掉下来的，只是掉下来的速度很慢很慢，这归根结底是空气阻力的原因。云中的水滴半径r很小，约几微米到几十微米，重量很轻，空气阻力不可忽略，并随速度增加而增大，因此最终平衡时的速度，即收尾速度v很小。这还只是空气静止时的情形，实际中云层附近还会有风和上升气流，云基本上是随风而飘了；也有一些在这个过程中消散了，毕竟小水滴也会蒸发的。其实可以更直观地想：悬浮的小水滴，在天上叫云，在地上叫雾，你看看雾滴的运动，是不是很慢？而即使是大雨滴，也砸不死人，可见空气阻力的作用还是很明显的。
具体地，水滴受到与半径和速度成正比的粘滞阻力6πηrv，方向向上，其中η为空气的粘滞系数；还受到重力和浮力，合力大小为
有趣的是，利用超微液滴收尾速度很慢且与外力成正比这一规律，可以精确地测定微小的力。还记得大名鼎鼎的密立根油滴实验吗？在物理上具有重要意义的元电荷e的大小就这么定出来了！1923年的诺贝尔物理学奖就是这么诞生的。
绝对零度存在吗？
By Rencontre
A
根据热力学第三定律，我们知道绝对零度（系统的熵为零）肯定是不存在的。热力学的四个定律是属于最基础的客观规律，就像万有引力定律一样，我们不能从严格的逻辑上去证明它，只能借助一些物理图像去理解它（这就是定理和定律的区别）。最直观的理解是从不确定性原理出发，我们知道体系的温度是对应于系统中粒子的平均动能，当温度越低时平均动能越小，但是不确定性原理告诉我们，温度越低时，系统的量子行为越明显，粒子的动能永远不可能低于其零点能，故绝对零度不可达到。尽管如此，我们在处理很多多体问题时还是会用到零温近似，我们认为玻色子的零温分布为所有粒子凝聚到基态，费米子零温分布为所有粒子填满最低的一系列能级（泡利不相容原理）。毕竟很多系统只有在零温下才能有严格解。
计算机如何生成随机数字？
By π和薛定谔的猫
A
我们都知道，计算机产生的是伪随机数。从本质上来说，算法是确定的，给定相同的输入，一定会得到相同的输出。本质上说，都是产生了一个种子（包含一个长整型的值），并且通过一定的特殊的算法使得种子中长整型的值变为一定的整型、长整型或浮点型数据。在Java中，种子产生有两种方式：输入一个长整型参量或是不输入。当不输入的时候，计算机会让计算机的时间（当前时间与某个时间的差值，单位为纳秒）通过一定的运算后产生一个参量输入到产生种子的代码中。从这一点来看，很容易确定计算机所产生的的“随机数”是伪随机数：当两个不同的种子，使用的是同一个数字作为产生的参量的时候，他们每一次得到的同类型的“随机数”都是相同的。
在每次产生一个随机数后，种子都会将本身的值作为一个参量输入到一个偏移器中，从而使种子中长整形的值产生一个不固定的增加（增加的值与原种子相关）。通过这样的方法，就产生了一串伪随机数。
一些命令可以产生高斯分布的伪随机数。其中一种经典的方法是Box-Muller算法。其基本思路是产生两组独立的随机数U,V。这两组数据在（0，1]上均匀分布，再用U,V生成两组独立的标准常态分布变量X,Y
即是一组期望为0，方差为1的伪随机数。（这个算法的原理是二自由度的卡方分布）
本期答题团队：
物理所 李治林、Aaron Chen、可爱的你、葛自勇、 大化所 J.Baker、北理工 文卿
写下您的问题，下周五同一时间哦~
↓识别下方二维码快速提问↓
上期也精彩
编辑：PXL
近期热门文章Top10
↓ 点击标题即可查看 ↓
1. 电荷的本质是什么？
2. 中国数学竞赛史上最玩命的“赌徒”，用一个字换来五届IMO总分第一
3. 通往化学世界的地图
4. 快转给你的父母，告诉他们辐射的真相！| SciFM Vol.04
6. 胆小慎入→_→这或许是夏天你最讨厌的东西 | 线上科学日