为什么用嘴吹气是凉的，哈气却是热的？| No.118
这个问题可能是大家小时候就发现了，
吹气和哈气本质上都是呼出气体
为什么温度会不同呢？
都是九年义务教育，啊不，都是从一个嘴里呼出的气体
为什么你这么突出呢？
搭配BGM食用更佳 ╭(●｀∀´●)╯（点击音频图标即可食用）
如果仅从底部加热一缸特别特别深的水，是不是永远也没法使它沸腾？
by 一个没有感情的杀手
A水是可以导热的，当从底部加热时热量会给上边传导，因此上方的水温度也会上升，此时水的温度具有一定的梯度，最靠近热源的地方温度和热源相当，随着远离热源温度逐渐下降，水面的温度和环境温度相同。在水从热源吸收热量的同时也会将热量传递给外界，水的温度越高、外界的温度越低、水和外界的接触面面积越大，则给外界传递热量的速率就越快。因此如果热源不是很强的话，水的温度升高就有一定限度，很难达到沸点，自然就无法沸腾。如果热源足够的强，使得热源给水传递热量的速率比水传递给环境的要大，则水就会不断被加热。水在沸腾的时候会有大量的气泡产生，这些气泡里的气体并不是因为水的汽化，而是由于温度升高使得水中溶解的空气溶解度下降。因此水越深，压强越大就越难形成气泡。如果热源强到可以让上层的水达到沸点，或是底部高温的水对流到上层后温度还在沸点以上，则会产生气泡，也就能看到沸腾现象了。感兴趣的读者可以了解一下海底热泉~
By Patwf
为什么香烟燃烧时所产生的烟先是直的？然后逐渐弯曲，没风时也是。
by 樊文涵
A流体的运动是十分复杂的，可以用纳维-斯托克斯方程来描述。但问题在于，纳维-斯托克斯方程解的存在性与光滑性至今还没有得到证明，纳维-斯托克斯方程的求解是7个千禧年大奖难题之一！
纳维-斯托克斯方程中描述流体的受力项可以分为两部分，一部分是粘滞力，一部分是惯性力，这两部分力的相对大小可以用雷诺数来描述。在炊烟袅袅升起的这一过程中，雷诺数较大，惯性力对烟的影响大于粘滞力，烟较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的湍流。风是强度大到人能够感受到的空气流动，事实上空气总存在流动，因此烟会受到各种扰动，产生各种湍流。烟一开始是从一个源发出的，其密度大，运动具有规律，此时看起来和竖直上升很像。随着时间的推移，外界不断扰动，湍流会不断形成、改变烟雾直线的轨迹，烟也会逐渐扩散开，看起来就更弯曲了。
By Patwf
为什么用嘴吹气是凉的，用嘴哈气就是热的？
by 匿名
A我们所吹出的气是从肺部出来的，并且这些气体有一部分是在体内经历过体循环与肺循环的，因此气体的温度和体温相当，这就是哈出来的气觉得热的原因。当我们哈气的时候，嘴张的比较大，吹气的时候嘴张开的小。肺部给外呼气的速率几乎是不变的，即流量不变，因此吹气时气流的速率比哈气时要大。气体之间也存在摩擦力，吹出的气体会夹带周围温度较低的空气一起运动。吹气时吹出的气柱细、速率大，因此夹带的冷空气多，到达人的皮肤时冷空气占的比例大，并且这些流速快的气体可以加速汗的蒸发，因此觉得凉爽。而哈出来的气体气柱粗、速率小，夹带的冷空气少，到达人皮肤上时几乎都是哈出的热气，不仅气体的温度高，且对于汗的蒸发作用很小，因此就觉得是热的。
可以做这么一个小实验，当把手放在嘴边时对着手吹气，此时气体是热的，这是因为距离太短，还没有夹带多少冷空气。或者也可以用吸管吹气，即使吹得很快，但是传出的空气温度依然与哈气的温度相仿。
By Patwf
为什么单手凌空拍蚊子，蚊子毫发无损？
by 三戒 来自知乎
A让我们由简到繁来分析这个问题，首先引入两个大家都很熟悉且喜欢的模型——真空中的球形刚体蚊子以及真空中的刚体手。假设手的质量为m1，蚊子的质量为m2
此时用单手去拍蚊子相当于是一次完全弹性碰撞，假设手的初速度为v0
那么便有：
手的质量比蚊子的质量要大的多，因此碰撞的结果是手的速度几乎不变，而蚊子的速度为手的速度的两倍。在这一过程中，如果在碰撞的一瞬间没有对蚊子造成伤害，那么后续手就不会再碰触到蚊子了。
回到现实，首先手和蚊子并不是刚体，具有弹性，在由完全弹性碰撞到完全非弹性碰撞过渡中，蚊子被击中的速度会逐渐降低，最终是和手的速度相同。所以，单手想要伤害蚊子，必然只能发生在碰撞的时候。蚊子虽然很轻，但并不代表它很脆弱，事实上蚊子的躯体还是很强劲的，对微小的昆虫来说，承受自身重量几百倍的物体并不是什么难事。在手还没接触到蚊子之前，手所扇动的风已经对它产生影响了，蚊子会进行调整以应对风，这对于它来说是求生的本能，自然界中刮的风比手扇的风要强，但是蚊子还是活的好好的。而当手真的接触到蚊子时，蚊子的速度已经和手差不多了，我们柔软的手自然就对它造不成伤害了，因此单手凌空拍蚊子，蚊子几乎是毫发无损的。
用到双手的时候情况就不一样了，此时伤害的机理发生了变化，我想起了三个字来形象的描述这一过程——肉夹馍。
By Patwf
一直搞不懂为什么向两边拉弹簧测力计只显示一边的力的大小。为什么不是两边力的和？
by 匿名
A首先介绍一下弹簧测力计是怎么工作的，人们发现外界施加的力和弹簧伸长量成正比F=kx，其中F是力，k是劲度系数，x是伸长量。如果把力对应的伸长量标记在弹簧测力计上，那么只要我们看到了伸长量就直接知道了测量的力的大小，这样我们不需要再通过公式进行计算，测量会变得非常方便。当然，每个伸长长度处标记的数字大小可以是任意的，你也可以把它标记成两端受力的代数和，但是我们一般只关注一端受力的大小，这样做实在是画蛇添足。
各位读者可能有疑问，似乎先知道力的大小才能标记测力计的示数，但是没有弹簧测力计怎么来定义力的大小呢？其实，力的精确定义不是通过弹簧测力计实现的，有兴趣的读者可以参考问答第116期第七题。牛顿第二定律为什么不是F = ma^2？| No.116
By Nothing
在薛定谔的猫实验中，既然在打开箱子之前不知道粒子是什么样的，为什么不搞个大的箱子，让人进去观察或是搞些什么仪器？
by 学生
A箱子只是一个简单的例子，人看不到里边，想看到里边就得打开它。在这个问题里，箱子存在的意义是设置一个障碍，只有越过这个障碍，采取什么方法探测，才能够得到实验结果。但并不是因为箱子的存在使得我们不知道粒子具体处于什么状态，而是处于叠加态的微观粒子本就具有不确定性，对它进行探测所得到的结果都只能给出一定概率。叠加态坍塌到某一个本征态上的关键是探测，而不在于探测的方法，如果换个大箱子，让人进去，实际上还是在进行探测，另一方面，人不借助什么仪器，靠自身的感觉是无法对微观粒子进行探测的……
By Patwf
一段导线的电阻为R，那么在磁场中（比如电动机），还满足U=IR吗？我从做功的角度思考，觉得不满足，该怎么理解这个问题。
by 不希望显示微信昵称
A确实不满足，而且确实可以从做功的角度得到这样的结论。在这里，我们构造一个直观的图像：电子在导体中运动，势必会受到导体的原子实的阻力，电阻R可以当作阻力大小的衡量标准，电阻越大电子受阻力越大，定向移动的速度越小，电流就越小，定量关系就是欧姆定律。
在电动机中，电动机对外做功，所以电动机会对电子施加一个做负功的力从电子中获取能量。现在，电子除了受到原子实的阻挠还要克服额外的阻力，所以总阻力增加了，定向移动的速度一定小于电阻单独存在的情形，因此，U=IR不再成立。
除了电路还存在磁路，磁路一般存在于永磁体、铁磁性材料和电磁铁中，磁路中也存在欧姆定律：
Φ是磁通，F是磁动势，Rm 是磁阻。
By Nothing
为什么动量定理是由牛顿定律推出的，可牛顿定律不适用于高速微观的问题，而动量定理却适合？
By 宜中学刘**
A先介绍一下牛顿运动定律在高速和微观世界中的情况：
在低速情况下，
其中质量m是一个常数，很容易得到动量定理：
如果继续使用F=ma的定义，那么
动量定理也不再成立。不过，如果我们定义
动量定理重新成立。而且可以发现，这个定义在低速情况下自然变成了我们之前对于力的定义，因为
在微观问题中，牛顿运动定律不再适用，取而代之的是量子力学。量子力学中已经没有速度这个量，而是只有动量、位置等力学量，力的概念也被相互作用取代。在量子力学中一般不会提到动量定理（没有力怎么表示动量定理，如果你说Ehrenfest定理那你是在抬杠。），我们更关注的是动量守恒：满足空间平移对称性的体系动量守恒，这由诺特定理保证（宏观系统中也一样）。
下面正面回答问题：
其实，在宏观世界里，牛顿第二三定律和动量守恒可以相互推导（参见问答第116期第七题牛顿第二定律为什么不是F = ma^2？| No.116），但谁更基本还要交给自然界来判断，事实证明动量守恒的普适性更强。在历史上/现在，受限于历史沿袭、观念和实验手段等，物理学家不一定能在一开始就能分辨出哪些规律才是真正基本的。所以，之前将牛顿运动定律而不是动量守恒当作最基本的规律并不稀奇。但是，即便牛顿运动定律有诸多不适用的情形，也丝毫不影响它的万丈光芒。
By Nothing
本期答题团队：
物理所 Nothing、Patwf
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编辑：望江楼
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