为什么失重的时候不能打嗝？| No.82

当你吃了饱饭

身心舒畅

这时候你打了个嗝

但是

在失重条件下

打嗝可不是这么容易的

1Q

为什么失重的时候不能打嗝？

By 郯城一中高二十九班 徐浩

A

正常情况下你为什么打嗝呢？因为食物进入胃里后下沉，挤压胃中的空气，胃中的空气上浮，造成打嗝。当然，如果你吃饭细嚼慢咽，小心不要把空气也吞进去，一般也不会发生打嗝现象。

失重我们最先想到的可能是外太空的情况，宇航员在太空中打嗝时会出现什么状况呢？

你得知道在太空中一切有质量的物体都会发生失重现象，可不会因为食物进了你的肚子就减少分毫。所以，你吃进去的食物是漂浮在胃中的，这时候如果你打个嗝，出来的可就不仅是空气了，而是一些黏黏的混合物。所以，你不是在打嗝，而是在呕吐了。

2Q

为什么非洲人肤色是黑色的，太阳下不是越黑越烫吗？

By 天天练腰的王某

A 

首先要说的是，并不是所有的非洲人都是黑人，不过我们把问题集中在黑人的肤色上。黑种人起源于热带赤道地区，该地区在一年之内受到太阳的直射时间长，气温高，紫外线强烈。要想在这种环境中“舒适”地生存，当然要有特殊的本领。经过长期的进化，黑人进化出黑色的皮肤，黝黑的皮肤可以在皮肤的表层拦截紫外线，防止紫外线损害皮肤的内部结构同时也减少了皮肤癌的发生。但是我们都知道，黑色在阳光下吸热性能最好，为什么非洲人没有因为肤色体温过高呢？因为他们进化出另外的机制来对抗高温：黑人体表汗腺密度特别大，以便在极度炎热时能维持或迅速恢复正常体温；他们鼻低宽，鼻孔通道短，嘴唇厚、嘴裂大、体毛少，这样便于散热；可见，黑人进化出黑色的皮肤还是很有道理的。

3Q

沸石是如何防止暴沸的？

By 安于

A

像水结冰一样，水在沸腾的时候也需要核心：汽化核。一般来说，水中的杂质和小气泡起着汽化核的作用。当温度高于沸点时，水会围绕汽化核进行气化并形成气泡，这就是沸腾。当水中缺少汽化核时，即便是水温超过沸点几十度，水也不会沸腾，这就是过热水。如果这时候突然引入了汽化核，由于现在温度已经超过了沸点，水会围绕汽化核剧烈沸腾造成水滴四溅并伴有爆裂声，这是非常危险的。所以，不论是在实验中还是工业中都会采取措施来防止液体暴沸。加入沸石就是其中一种办法：沸石具有大量的孔状结构，这里面可以储存很多空气，在水中可以释放出大量的小气泡来充当沸腾的汽化核。所以，这样就可以保证当水温达到沸点时水就可以及时沸腾，避免产生过热水，也就不会产生暴沸了。

4Q

为什么手机屏幕上有水滴时会造成触屏失灵的现象？

By  渐行渐远

A

手机触屏主要分为电阻屏和电容屏，一般会被水影响的是电容屏。电容屏利用屏幕“漏电”来探测接触点的位置：用户接触电容屏时，手指和屏幕形成一个电容，对于高频电流来说，电容是导通的，所以屏幕和手指接触的位置就会形成微小的电流。手机正是通过测量这个电流的位置来判断用户的手指点在了什么位置。但是当屏幕上有水滴时，由于水本身是导电的，手指和屏幕接触处的电流就会受到水滴的影响。所以对接触点的测量就变得不准确，这叫做屏幕漂移。

不过，随着技术的进步，防水手机已经上市，相应的触摸屏也出现在手机上， 目前能带水操作的手机可以通过增项信号处理精度以及提高刷新频率来分辨手指手和水滴形成的导电面的细微差别。这样，即使在水里也可以通过触屏操作手机。

5Q

为什么通过打电话对方的人能听到你的声音，为什么手机等音频设备能录进人的声音？

By 顾小喵

A

先撇开电话，在生活中你听到声音是因为声源发出的振动经过空气的传播进入你的耳朵，然后空气引起鼓膜振动，鼓膜的振动经过神经传入大脑，这样你就听到了声音。所以你直接听到的是传播到你的耳朵里的振动。可以想象，如果可以制造和某种声音一样的振动，即便是声源不存在，那么对于你来说听到的声音和声源发出的声音是没有区别的。电话可以把说话人造成的振动包含的信息通过电磁波传递给接收信号的电话。电话接收到信号后，又通过扬声器重现了说话人造成的振动，这样你就可以听到到对方说的话了。对于手机录入人声，简单的说就是，录音设备把人声转换成相应的数字信号，然后把数字信号记录在芯片里，需要重现声音的话只需要读取芯片里的数字信号来模拟录入的声音就可以了。这就好像是，你根据别人的朗诵用笔记录下内容，然后自己再把它读出来：你直接记录的并不是声音，但是你可以通过记录的信息重现听到的声音。

6Q

请问抽水机是怎么把水抽上来的？

By 思文平安

A

抽水机这个东西，种类较多，所用的原理也不尽相同。不过市面上较流行的两类—活塞式抽水机和离心泵，均是利用大气压强。

利用大气压强抽水，日常生活中比比皆是。我们用吸管吸食饮料时，就是将吸管中的空气大部分吸走，使吸管内压强降低，饮料在外面压强的作用下顺着吸管到我们嘴里。

活塞式抽水机或离心泵，虽然技术细节大相径庭，其抽水的物理原理都是利用大气压强。活塞式抽水机结构简单，就是在吸水管道中有一个活塞，活塞与管道中均有阀门，如图。活塞向下运动时，活塞上阀门打开，管道中阀门关闭，水流到活塞之上。向上运动时，活塞上阀门关闭，活塞向上运动将水提起，同时管道内欠压，水池中的水（或地下水）在大气压强的作用下顶开管道中活塞，进入管道。早期的抽水机大都为活塞式。

离心泵是用螺旋扇叶代替活塞，依靠扇叶将水"甩出"，造成欠压，使水沿管道运动。现在世面上见到的大都是这种。

这两种抽水机在工作前都需将抽水管道中灌满水，以便制成更优良的密封环境。

（图片源自网络）

7Q

一块磁铁，靠近铁芯，铁芯被磁化后 其周围磁场会增强，也就是说磁场能量增大了， 此处增加的能量从哪而来？

A

铁磁性物质的磁性是由宏观上足够小微观上又足够大，并带有磁矩的小磁畴表现的(每个磁酬可以看成一个超小的磁铁)。在没有被磁化的时候时，磁酬随机的指向各个方向，磁酬产生的磁场会相互抵消，所以物质并不表现出磁性。当有外界磁场时，磁酬收到外界磁场的作用而指向外界磁场方向（可以想象很多个指南针在磁场中的情况），这就是磁化过程。磁矩在磁场中具有的能量。

其中E是能量，M是磁矩，H是磁场强度，并且M和H同方向。

由此可见，在磁化过程中铁磁性物质中磁酬之间相互作用的能量降低。损失的能量一部分转化成了电磁场的能量，一部分由于转化成了热量在磁化过程中释放 了出去。

8Q

如何理解法拉第盘的发电原理？只是切割了磁感线，磁通量并没有发生变化，那么是怎样产生电流的？

A

磁通量变化能产生感生电动势，这里没错，可是并不是只有磁通变化才产生电动势的。

我们知道空间中磁场和电场的规律由麦克斯韦方程组描述的。磁通的变化产生电场的根源是，这是空间电磁场的性质，空间中有没有电子，这个电场都是存在的。

电子在电磁场中的运动，受两方面的控制。一是电场对电子作用的电场力，另一个是磁场对运动电荷产生的洛伦兹力（必须有运动电荷）。在恒定磁场（没有电场，也没有感生电场）中运动的导体，其内部自由电子受到洛伦兹力的作用会偏移，这个时候会在导体两端产生一个偏压，以平衡洛伦兹力。洛伦兹力作用到运动电荷上产生偏压，最著名的例子就是经典霍尔效应了。

法拉第盘的原理也是洛伦兹力对运动电荷的作用，电荷在圆盘中心（或者边缘，与磁场方向和转动方向有关）积累，产生偏压，连通后产生电流。

本期答题团队：

物理所 螳吉呵呵、可爱的你、Fi

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编辑：Fi、J.C.

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