为啥点了个鸳鸯锅去聚餐，总是辣锅先开呢？| No.232
马上就到周末的快乐聚餐时光了
聚餐的首选当然是火锅啦
可说好的一起吃鸳鸯锅
为什么同时端上来的锅底
总是辣锅先开？
（鸳鸯锅不愧是友情毁灭器Q1
为什么吃鸳鸯锅，辣锅总是先沸腾？
by Radddder
答：物质的组成影响物质的性质。辣汤和清汤的物质组成有什么区别呢？不难发现，辣汤表面飘着一层红油，正是这层红油减少了热量散失，从而导致辣锅先沸腾。
食用油是有机物，油的沸点在标准大气压下约为两百摄氏度，比水的沸点要高，更难蒸发。此外，油的密度（0.9g/ml）比水小，因而会漂浮在水的表面。当清汤锅中的水开始蒸发，带走大量的热量的时候，辣锅中漂浮在水表面的红油阻碍了水分子的逃逸，从而减少了单位时间的热量散失。因此，在辣锅和清汤锅具有相同的热量输入的情况下，热量散失更慢的辣锅会先沸腾。
by C&C
Q.E.R.
Q2
为什么有些碳酸饮料放在冰箱冷藏会冻成冰，有些会变成冰沙？
by 匿名
答：你想表达的应该是“冷冻”后的碳酸饮料吧。冰箱的冷藏室一般为3~5℃，是无法让饮料凝固的，需要在-18℃的冷冻室“冷冻”后才能使其凝固。
回到题目，其实决定冷冻后碳酸饮料状态的要素不是饮料的种类，而是冷冻前饮料瓶内的气压。如果冷冻前瓶内的气压是和外界一致（一个标准大气压），那么当外界温度低于饮料的熔点时，在足够长的时间后，饮料将从液态变为固态。而如果在冷冻前晃动饮料瓶，那么溶解于碳酸饮料中的二氧化碳就会被释放出来，瓶内的气压将高于外界。又由于碳酸饮料在凝固的过程中密度会变小（体积会膨胀），所以瓶内气压的增大会使其熔点降低，当降低后的熔点低于冰箱的温度时，冷冻后的饮料就处于一个“过冷液体”的状态（这种状态下的液体极不稳定，稍有干扰就会结晶）。此时打开瓶盖让气压回到与外界一致（熔点也随之一起回升），再晃动一下饮料瓶使其释放出一些二氧化碳（对体系产生干扰），就能看到液体瞬间结晶，呈现出冰沙状。（无意中get了一项制作冰沙的技能）
图源：【这不科学啊】1秒即可在家自制超好吃的可乐冰沙 所以说，任何气泡类饮料理论上都可以通过上述方法制成冰沙，不过小编在此也要提醒大家，晃动不能过猛，以免瓶内气压过大产生危险。
by Eric
Q.E.R.
Q3
是否有黑色的火焰？
by 荫
答：在一些特殊手段的帮助下，我们是能看到黑色火焰的。
如下图所示，我们在暗黑的环境中点燃含有不同化学元素的物质，其产生了不同颜色的火焰。这是因为燃烧过程中，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，会很快回迁至能量较低的轨道，多余的能量以光的形式释放。根据，由于不同元素原子在发生跃迁时的释放的能量不同，则产生光的频率也不同，就会呈现不同的颜色。我们将这样的现象称为焰色反应。
如果此时我们开启一盏单色光源，比如低压钠灯（只发出波长为589nm左右的黄光，可视为单色光），那么原本钠元素焰色反应所产生的黄光就会被吸收而呈现黑色，我们就能看见黑色的火焰啦。下面的动图就展示了在黑暗的房间里仅开启低压钠灯后，点燃蘸有酒精和盐水的脱脂棉即可产生黑色的火焰。（选用盐水是因为食盐的主要成分为NaCl，可发生钠元素的焰色反应）
图源：这种黑色的火焰，被烧一下是什么感觉呢？ by Eric
Q.E.R.
Q4
我可以通过吸气来“吸出”口哨声吗？
by 匿名
答：可以，我刚试了，大冷天吸了一肚子冷风。实验有风险，答题需谨慎啊
口哨是指用舌头、嘴唇与气流发出声音，这可是具有悠久的历史的，是人类早期听觉表意的手段之一，不过古时其被称作啸艺，实打实的高雅艺术，像诸葛亮，曹植都精于此道，甚至到明代，你要不会吹口哨，都不好意思跟人说你修道。当然人家的啸艺有音律，能表意，我这种五音有四音半不全的只能吹响，所以我一般拿这逗狗
口哨的原理也很简单，就是空气振动发声。吹口哨时，双唇形成一个小气口，当气流从小气口流入或流出时，由于气流流速不同，气流路径会发生起伏，起伏处附近有湍流产生，发出声音。以吹气为例，流速快的空气从双唇小气口流出，受到外面流速较慢的大气空气阻碍，气流路径发生起伏，定性图如下所示：
图源参考文献2 可以看到，口哨的原理与气流流向没有关系，因此无论呼气还是吸气都能发出声音。这分别是外吹发音法和内吸发音法。
那么这么实用的技能怎么get呢？其实这二者在动作上是一样的，都是让舌头顶住下牙齿，整个舌头中部稍鼓，两唇之间自然形成一个气口，然后控制膈肌、胸肌和腹肌，让气流向内或向外通过气口即可。这里只是吹响（多了我也不会），其他技法如高音、低音、双吐、颤音等需要进一步学习。
参考资料：
by 霜白
Q.E.R.
Q5
要握住多少个氢气球，才能把人吊起来飞离地面？
by 马祥越
答：这个问题的思路其实是很简单的，人握住氢气球，整体受到向下的人的重力 、气球的重力 、和空气的浮力 ，浮力大于总重力即可飘起来。
我们简化地采用橡胶气球，并且假设它只膨胀到一个比较合适的程度（小了浪费体积大了容易胀破），同时吹胀以后为球形，这种情况下气球厚度为 、橡胶密度为 、气球半径为 ，氢气密度 、空气密度 、人体重为 ，共 个气球。对单个气球而言：
所以在 个气球情况下：
的最小值使得，它取决于气球的半径（大小）、气球壁厚和人的质量。取、、，某些情况下的如下表 ：
可见气球半径的大小影响很明显，这是因为浮力中的R三次方项的存在导致的。
当然，上面只是一个粗略的讨论，实际情况要复杂的多，当气球飘向高空，空气越来越稀薄，浮力会相应减小，而重力减小的要慢的多，所以气球不会一直飘下去，理论上最后会悬停在某个高度，同时由于高空气压小，氢气可能会把气球胀破。
by Alan
Q.E.R.
Q6
为什么闪电有白色、红色、蓝色等不同的颜色？
by See.y
答：闪电确实有不同的颜色，这是由空气中不同成分核外电子的不同轨道跃迁造成的。
闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内部之间强烈的放电现象。云层积累大量电荷，与其他云或地面形成极高的电势差，会将空气中的成分（主要是氮气和氧气）电离，出现放电现象。而此过程中释放的能量会将原子、分子或离子核外电子激发到较高电子轨道，随后电子向下跃迁到能量更低的轨道，释放出光子，这就是闪电电光的来源。不同的原子、分子或离子的电子从不同轨道向下跃迁，所释放的的光子能量也不同，即光的波长不同，这就是闪电呈现不同颜色的原因。
利用这一点，我们可以通过闪电光谱来研究放电过程中各空气组分的情况，进而估计闪电的能量等。这一研究已有超过100年的历史了，较完整的闪电光谱（315-980nm）也已由L.Wallace在1963年给出（参考资料1），下面我们给出一张闪电光谱：
可以看到，最强的几条谱线均来自于NⅡ离子（还有H-alpha），事实上，闪电中的光谱多来自于NⅠ、NⅡ、OⅠ、OⅡ四种离子（即氮离子与氧离子），以及少量来自于H原子、氮气分子、水分子和二氧化碳分子。这些谱线多为蓝紫光与红光，因此自然中的闪电颜色多为白色（例如上面这张光谱各个色光比较均衡，大概就应是明亮的白色），少数也会呈现淡蓝色或粉红色、橙色等颜色。当然谱线的相对强弱与温度、电离条件、大气成分都有关系，以你实际看到的颜色为准
参考资料：
by 霜白
Q.E.R.
Q7
有时候鼻子不透气，但是打了一个喷嚏之后就突然透气了？这种情况，到底是什么东西导致鼻子不透气的呢？by 经常不通气的鼻子
答：鼻子不透气通常叫做“鼻塞”（nasal congestion），鼻塞的成因比较多，过敏、鼻息肉、鼻炎等都会引发鼻塞，最常见的便是“感冒”。当你的呼吸道接触了一定量的致病性病毒（鼻病毒、腺病毒、冠状病毒等）或细菌（链球菌等），而你又恰巧免疫力下降，你就会收获感冒——上呼吸道感染（URTI）的一种，同时伴随来而来的还有症状大礼包——卡他症状：鼻塞、流涕、咳嗽、打喷嚏……
URTI中鼻塞的成因主要有两个，一方面是感染引起扁桃体（tonsil）和腺样体（adenoid）肿大，压迫上呼吸道，减少空气流动。
fig. 扁桃体和腺样体位置 另一方面也是最主要的方面是，上呼吸道感染过程中鼻窦静脉（venous sinues）的充血扩张。呼吸道感染后，机体免疫反应过程中产生的组胺、炎症因子等物质，例如缓激肽（bradykinin），会引发鼻上皮大静脉（鼻窦静脉）的充血扩张。静脉的充血扩张在气道较为狭窄的鼻甲等区域，会直接阻塞鼻空气流通。同时，这种病理性的充血扩张还受交感性血管收缩神经的调节，会在正常和充血过程中不断更替，体现在两个鼻窦中，便是一个鼻孔通气，另一个阻塞，一段时间后又会颠倒过来（类似于鼻周期，即睡眠过程中两个鼻窦交替关闭）。
fig. 鼻塞时两个鼻孔气道阻力（A，上图）和健康状态下阻力（B，下图） 参考文献：Ron Eccles. Understanding the symptoms of the common cold and influenza. Lancet Infect Dis. 2005.
by 某大型裸猿
Q.E.R.
Q8
形状不规则的物体浸没在液体中，为什么水平方向的压力可以互相抵消，使其只受竖直向上的浮力？by JimmyJr
答：理解这个问题需要知道数学里面的高斯定理（配合微积分食用更佳）。首先说一些基本的结论：①液体压强大小与深度和液体密度有关，具体为；②同一地点的液体对各个方向都会产生大小相等的压强；③我们定义某一个面上的压强时候本身就用的是面上的正压力，因此无论面的方向如何，压力都是；④压强和力都是矢量，有方向。
其次看一个简单的模型，如下图，立方体六个面受到的力显然左右相抵消，前后相抵消，而上下两个面的力分别为，，两者方向相反，合力向上：
即阿基米德定律。
来源为什么等于 最后来看一个如下图所示的形状奇奇怪怪的物体。
来源为什么等于 对于物体表面的一个小面元上的压力为，为面元的法向单位向量，为面元处压强，它只与深度有关。所以总的力自然而然为：
第三个等号用到高斯定理。我们知道三重积分的值与体积元的形状是没有关系的，那不妨就把每一个都划分为小立方块，这个时候再把上面的式子倒过来写一遍：
合力向上，大小等于排开水的重力！式中的为第个小立方块，而代表二重积分是在第个小立方块表面进行的，在微积分的应用下，物体的形状已经不再重要了！如果你不这样觉得，那就继续细分。（详细的推导过程见参考资料）
参考资料：为什么等于
by Alan
Q.E.R.
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C&C、Eric、霜白、Alan、某大型裸猿
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编辑：他和猫
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