为什么云不会掉下来呢？| No.108
好久不见
再见已是世界杯了！
你们昨天熬夜看球了嘛？！
不知道你们有没有想过，
为什么云在天空看起来那么一大块
却从来不会掉在地上呢？
伴随着一首李贺的《雁门太守行》
我们一起来看一下是怎么回事
黑云压城城欲摧，甲光向日金鳞开。
角声满天秋色里，塞上燕脂凝夜紫。
半卷红旗临易水，霜重鼓寒声不起。
报君黄金台上意，提携玉龙为君死。
搭配BGM食用更佳 ╭(●｀∀´●)╯（点击音频图标即可食用）
1Q为什么降低气压液体沸点会降低？
by 匿名
A当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等，气泡才有可能长大并上升，也就是说沸点是液体的饱和蒸汽压等于外界压强时的温度。外界气压降低之后，液体所需要达到的饱和蒸气压也会降低。而物质的饱和蒸气压随着温度的升高而增大，因此沸点降低。
从微观角度看，升高温度使得液体分子热运动加快，更容易从液体中逃逸出去，而逃逸的分子会与大气中的气体分子发生碰撞，进而被撞回液体一部分。当大气压降低后，气体分子的密度下降，因此液体分子更容易逃逸出去。
By Patwf
为什么天上的云不会掉下来？
by 匿名
A热空气会向上升，随着高度的升高温度会下降，因此水蒸气会凝结成小水滴，进而想再上升就比较难了。在这一温度下，气相与液相会达到平衡，也就是说不会凝结出特别大的水滴来。虽然云是小水滴组成的，但是云的密度并不大。一方面小水滴会受到来自空气的浮力，另一方面空气的流动、热空气的上升等也会给小水滴施力，因此小水滴变的更“轻”了，其等效质量假设为μ
小水滴向下降落时会受到周围空气的阻力，球状的小水滴所受到的阻力可以近似用斯托克斯定理来描述：
η是周围介质的粘滞系数，R是雨滴的半径，v是雨滴下落的速度。当f=μg后小水滴将匀速运动。由于μ很小，因此小水滴下落运动的速度很慢，地面上的我们几乎看不到它在下落。
By Patwf
绝对零度时，分子会停止运动吗？
by 匿名
A根据马克思主义，物质是绝对运动、相对静止的，因此分子不可能停止运动。
———分割线——
以量子力学里的一维谐振子势为例，能量
n最小取到0，此时E始终大于零。即便是绝对零度，分子仍具有一定的能量，即零点能，因此还是会运动。
我们知道微观粒子具有波粒二象性，而波是不可能静止的。
根据不确定性原理
如果微观粒子静止，则意味着
所以绝对零度时分子不会停止运动。
By Patwf
水的凹液面是怎么形成的？
by 匿名
A液体表面有表面张力，会使得液体趋于收缩。当将液体放于容器中时，容器的器壁与液体表面所形成的界面也会产生张力。可以理解为容器的器壁与液体内部都会给液体表面施力，将液体表面给自己这边拉，因此就看这两者孰大孰小了。如果容器壁更强一点，那么液体就会攀附上它的表面，这就是凹液面。如过容器壁比较弱一点，那么液面就被液体拉走，形成凸液面。
具体形成什么液面不仅与液体有关，还与接触的容器有关。
比如将水滴在桌子上会摊开，但如果滴在荷叶上，则会形成小水球。
By Patwf
为什么纸巾能吸水？为什么被水粘过的纸就变皱了而且恢复不了（例如被水撒过的作业—.—）
by Kotori and Adversity.
A在生活中，我们常常见到纸巾吸水的现象。纸巾吸水与纸巾的组成和结构有着密切的关系。纸巾一般由纤维素和一些有机聚合物组成，如图所示，组成纸巾的纤维具有大量的羟基（-OH）和羧基（-COOH），这些都是亲水基团，可以和水形成氢键与水缔合，从而使得纸的表面容易吸水。同时，纸巾吸水与毛细现象密不可分，多孔状结构也为毛细现象的产生提供了可能。
想必各位一定还有过把水不小心撒到作业上的经历，即使将水晒干了作业纸也会变得皱皱巴巴，恢复不了原有的样子。简单来说，纸巾吸水前后的微观结构发生了改变，结合前面提到的水和纤维中羟基和羧基结合形成氢键，使得纸吸水膨胀，改变纸的微观结构，在去掉水分后并不能回到开始的结构，因此纸张变皱恢复不了。关于纸巾吸水变皱的原因有很多讨论，详见：为什么纸巾吸水会变皱，吸收酒精不会？
By 勿用
用排水法测固体体积时，如果固体有孔隙结构，在计算密度时，体积算不算孔隙体积？
by myth丶恋晴
A排水法测固体密度的基本原理就是ρ=m/V，这一点在做实验的时候要牢记于心。所以要得到固体密度（假设固体密度大于水且不溶于水）需要知道固体的质量，和固体的体积。质量可以用天平测得。体积用量筒通过排水法得到。一块儿有孔隙的固体排开水的体积是多少呢？就是它本身的体积啊，这就是排水法的精妙之处，可以得到不规则固体的体积。固体浸没在水中，孔隙中是填满水的，自然就没有排开水。在最后的计算中，用测得的最终量筒显示的体积减去初始量筒中水的体积，就是有孔隙固体的体积。代入公式，得出结果。
呃，如果碰到的是海绵这种吸水性的固体，这个方法就不管用了，毕竟海绵的孔隙是强力吸水的，最后的量筒中水的体积反倒比开始时还少也是认真的。一块四四方方新出炉的海绵，老老实实长宽高测体积就好了。
By Fi
烧开的水为什么会有很多白粉末？
by 熊初墨
A那是因为这些白粉末是由CaCO3（碳酸钙），MgCO3（碳酸镁），Mg(OH)2（氢氧化镁）
等为主要成分的水垢啊。一般来说，自然界中的河水，井水等直接烧开会出现这种情况。这是因为雨水有一定的弱酸性，降落之后与岩石等反应得到含钙离子，镁离子的化合物渗入地下水，经过自然力的长期作用后最终形成一些可溶于水的Ca(HCO3)2，Mg(HCO3)2等化合物。这种水直接烧开就分解为CaCO3，MgCO3等，以白色粉末（沉淀）形式除去了。担心白色粉末影响饮用就静置或漂净后饮用。
烧开水发现有白色粉末也没有什么不好的嘛，说明此地区水中Ca，Mg矿物质含量高，喝喝水就能补钙了。
By Fi
我们能用水浇灭太阳吗？
By 匿名
A我们常见的燃烧现象都是物质与氧气发生反应放出光和热，很多情况下使用水可以将其浇灭。因为水和水汽化产生的水蒸气可以隔绝反应物与氧气的接触，反应物没了氧气就会停止燃烧。那么，我们能用这个方法浇灭太阳吗？太阳燃烧的过程跟上述过程是不一样的，太阳主要通过自身引力产生的极端环境下的核聚变反应来燃烧放出光和热的。那这个时候我们往里边加水就不能隔绝它的燃烧了，同时由于太阳表面温度特别高（5770K），水在到达太阳之前都会汽化成水蒸气，并且电离产生的质子还会给太阳燃烧提供燃料。但是！当我们添加的水足够的多以至于使得太阳的质量超过了奥本海默极限（大约是2.17个太阳质量），那么太阳就有可能经历无限坍缩形成黑洞，也算是把太阳“浇灭”了吧。= (￢_￢)ﾉ
关于奥本海默极限，这个最早是朗道提出来的一个想法，当时人们刚发现泡利不相容原理。泡利不相容原理指出任意两个费米子不可能处于同一个量子态，这样，当物质由于引力而收缩的时候，存在一个费米简并压来抵抗这个收缩的过程。但是当引力大到超过这个简并压所能承受的范围的时候，星体就会坍缩。奥本海默和沃尔科夫最早在托尔曼的工作基础上算出了结果，所以这个极限又被成为托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限。但是他们当时只考虑了费米简并压，所以最初得到的结果是0.7个太阳质量（小于钱德拉塞卡极限），后来人们加入强相互作用将这个结果修正为1.5到3.0个太阳质量。
By 望江楼
本期答题团队：
物理所 Patwf、Fi、勿用、望江楼
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编辑：X. B. Liu
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