手机是如何测剩余电量的？
有一个未经证实的说法：
当你的手机电量下降到50%的时候，你就开始担心手机断电从而让你“掉线”，开始“捉鸡”（着急）地四处寻找充电器的话，基本上你就有了“强迫症”的先兆。 ╭(°A°`)╮ 那么可爱的你，知道手机是怎么测剩余电量的吗？
手机是如何测剩余电量的？
By wab
A
手机剩余电量已经成为我们出门前必须要检查的数据。那么手机是如何知道电池剩余多少电量呢？其实在电池的内部有一个电量计，用于指示可充电电池中的剩余电量以及在特定工作条件下电池还能持续供电的时间。测量剩余电量主要有以下三种方法：
电压测试法：也就是说电池的电量是通过简单的监控电池的电压而得来的。而这种方法相对来说比较简单，但是电池的电量和电压不是线性关系的，所以这种测试方法并不精准。
电池建模法：这个方法是根据电池的放电曲线来建立一个数据表，数据表中会标明不同电压下的电量值，这一方法可以有效的提高测量的精度。但要获得一个精准的数据表并不简单，因为电压和电量的关系还涉及到了电池的温度、自放电、老化等的因素。只有结合了众多的因素来进行修正才能够得出较满意的电量测量。
库仑计：库仑计是在电池的正极和负极串如一个电流检查电阻，当有电流流经电阻时就会产生Vsense（可以理解成一种电压），通过检测Vsense就可以计算出流过电池的电流。因此可以精确的跟踪电池的电量变化，精度可以达到1%，另外通过配合电池电压和温度，就可以极大的减少电池老化等因素对测量结果的影响。其中iPhone中就是采用这一方法。
求焰色反应根本原理？
By wab
A
我们把少量金属样品或者含有金属元素的试剂放在无色火焰上灼烧，不同种类的金属会把火焰变成不同的颜色，这就是焰色反应。之所以出现不同的颜色是因为不同金属原子内部的能级不同，能级就是原子钟的电子所被允许的能量状态。
比如，在氢原子中，能量只能是-13.6ev（ev是一种能量单位）、-3.4ev等等。在不同的金属中，电子所被允许的状态也是不同的，利用这个特点我们就可以区分不同的金属原子。
焰色反应和能级有什么关系呢？金属原子在火焰的灼烧下会从低能量状态转变到高能量状态，然后又转变到低能量状态，同时伴随发光，所发光的颜色由两个不同能量状态之间的差值决定。
所以，我们可以这么理解焰色反应：不同的金属原子具备不同结构的能级，不同的能级结构意味着电子在不同能级之间跃迁时会放出不同能量的光子，不同能量的光子代表着不同颜色的光。所以我们可以用火焰不同的颜色来鉴别原子的种类，这就是焰色反应的本质。
请问时间晶体有什么应用呢？
A
首先介绍一下对称性自发破却理论: 我们知道相变普遍存在与我们的世界中, 例如, 晶液相变(晶体到液体), 顺磁铁磁相变(无自发磁化到有自发磁化)和超导相变(普通导体到超导). 这些形形色色的相变看似各不相同, 其实暗藏着一个很重要的规律. 伟大的前苏联天才物理学家朗道提出, 任何相变都是伴随着系统对称性的破缺, 例如液体到晶体的相变就是连续的空间平移对称性自发破缺到离散的空间平移对称性, 因为液体中每个点都是同性的, 而晶体是原子呈周期性排列的. (虽然近三十年物理学家门发现了很多该理论解释不了的相变, 如拓扑相变, 但是这里不多做累述.) 既然传统的晶体是指连续的空间平移对称性自发破缺到离散的空间平移对称性, 那么连续的时间平移对称性自发破缺成离散的时间平移对称性是不是就是时间晶体呢? 这就是Wilczek于2012年的最初构想, 然而接下来的数年里Wilczek的最初构想被证明无效, 因为在平衡态中, 系统状态不可能会随时间改变. 但是后来Nayak和Norman Yao等人证明在周期性驱动的多体局域化的非平衡系统中可以实现实现所谓的离散时间晶体, 并于2017年被Lukin组和Monroez组几乎同时分别在NV系综和离子井系统中实现. 至于时间晶体应用, 物理学家认为其在量子储存和量子计算方面有一定应用前景. 但是目前关于这个问题的研究还处于起步阶段, 真正应用起来还需要一段时间, 但是它揭示了一个很重要的物理问题, 即时间平移对称性也可以自发破缺.
如果在无氧环境中利用电流热效应加热碳看是否会融化？
By 神奇的圆
A
在低气压无氧环境下加热碳会直接升华变成碳蒸气，但是在加压之后会熔化。这是一个很好的问题，实际上科学家真做过这个实验还做了不少。2005年有人写了一篇综述总结从1963年到2003年之间科学家在这个问题上做出的努力（Measurements of the melting point of graphite and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003)）
从1930年开始就陆续有科学家做碳的熔化实验，通过各种手段，激光啦，电流啦。我来解读一下上面的图，最下面的0.001GPa是正常大气压，可以看到标准大气压下在3700摄氏度（0摄氏度=273.15K）左右石墨会直接气化变成碳蒸气。随着压强增加到大概10个大气压左右，石墨会先熔化成液态的碳，熔点在大概4000摄氏度左右当大气压增加到一万个大气压左右的时候，石墨会向金刚石转变，石墨就被压成钻石啦，熔点依然在4000摄氏度左右。当压强接近100万个大气压的时候，金刚石就很难熔化了。我们都知道金刚石在真空中加热会变成石墨，证明金刚石也是有碳原子构成的，而金刚石的极高的硬度和稳定性都得益于碳原子之间的化学键非常坚固（可以理解为他们之间有很强的胶水粘在一起），单层石墨的碳原子之间同金刚石一样有着很强的化学键，层间通过范德瓦尔斯力凝聚在一起，所以石墨的熔点也非常高。
太阳系为啥是扁的，有可能是立体的吗？
By Anpu
A
实际上不只是太阳系，很多恒星系统包括星系、黑洞吸积盘、土星的圆环都是平的。这是为什么呢，让我们来看一下太阳系形成之初发生了什么。根据现有的理论，太阳系形成于46亿年之前。在那之前太阳系是一团星云，星云里面的物质由于引力作用会相互吸引，相互碰撞然后凝聚在一起，那为什么大部分行星几乎运行在同一平面上呢，主要是因为我们生活的空间是一个三维空间。在三维空间中，一团物质因为引力作用运动和转圈的时候，把他们作为一个整体考虑，就是绕着质心在旋转，垂直于旋转轴的那个平面上下的物质由于碰撞向上和向下的动量抵消了，只剩下面内的动量，最后表现为几乎所有行星都几乎在同一个平面内运动。实际上根据数学计算，在四维空间中，物质可以绕两个相互独立的轴旋转，就没有上下的动量相互抵消，最后星系团就会保持星系团的形状，但是那对于生活在三维空间中的我们就是难以想象的了。（转自分钟物理-为什么太阳系是扁平的，视频里边有模拟的星系团形成扁平星系的过程链接：为什么太阳系的圆盘是扁平的？@天文志愿字幕组
由人直立，双手自然下垂为初始状态，为什么在加速旋转的时候手臂会不由自主地向外伸展？
By 不愿意透露姓名的孙同学
A
这不正是离心力造成的吗？所谓离心力，实际上是旋转参考系下的虚拟力。在旋转参考系中，为了使牛顿方程依然成立而引入离心力。在分析这类旋转问题时，这套方法有其天然优势。旋转参考系中，离心力
我们来分析这个问题。取随人体旋转的参考系，开始静止时手臂受重力自然向下。开始旋转，离心力加大，离心力使手臂向外运动。这时重力与身体对手臂的拉力合成一个向心力，手臂张开的角度越大合力越大。以一定速度旋转时，手臂角度持续长大，至到向心力与离心力平衡为止。
当然所谓的平衡是在转速不变时。当加速旋转离心力变大，手臂会继续张开以获得更大的向心力来平衡它。
今天大雾，空气湿度100%。请问湿度有“饱和”这个概念吗？100%湿度情况下水分还会蒸发吗？
By 笑笑
A
在温度恒定的密闭空间中，液态水中的水分子会离开液面进入空气，空气中的水分子也会进入液态水。如果水分子进入液态水的速度和离开的速度相等，虽然水和空气之间有水分子的交换，但从宏观上看液态水的量保持不变，就像不蒸发一样。这时空气就处于饱和状态。我们用空气中水蒸气的压强来描述空气中水分子的少，饱和空气中水分子的压强就是饱和蒸气压。我们可以用水分子压强占饱和蒸汽压的百分比来表示空气的“湿润”程度。空气湿度100%就说明水的液相和气相达到相互平衡，空气达到了不能容纳更多水分子的饱和状态。从前面的分析可以看出，虽然这时仍然有水分子离开液态水但整体效应使液态水的质量保持不变。
常说水是自然界比热容最大的物质，那有人工合成的比水的比热容还大的物质吗？
A
不用人工合成，自然界有比热容比水大的物质。氢气（14000J/(kg·K)）和氦气（5190J/(kg·K)）的比热容都比水大，不过他们都是气体。首先要明确我们这里说的都是常温常压下的比热容，毕竟当温度趋于绝对零度时，任何物质的比热容都是趋于零的。单纯看液体的话，液氨（4609J/(kg·K)）的比热也比水（4200J/(kg·K)）大，但是那是在低温下。之所以如此是因为水分子之间有非常强的氢键，所以当水分子被外界加热时氢键断裂要吸收大量的能量。其他的物质内部也有形成氢键的，但是水分子之间的氢键作用比较强。而氢键就是一个水分子的近乎裸露氢核与另外一个水分子的氧原子之间的库伦相互作用，这两个原子就像一个正负极，可以电离很多物质，这导致水是一个很好的溶剂，可以溶解大自然的很多物质，这对生命体的形成和自然界的水循环具有根本意义，所以说‘水是生命之源’。
本期答题团队：
物理所 螳吉呵呵、可爱的你
、望江楼、Automan-Ex
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编辑：xbLiu
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