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向高压电线撒尿会被电死吗?| No.290

Frions 中科院物理所 2022-04-06
我们都知道
电十分危险
人体在干燥条件下
安全电压仅有36V
380V的工业电压
足以轻松致人于死地
不过
如果是往上尿尿呢?
会被电死吗?
看到封面相信你已知晓一切

Q1

为什么眼镜戴久了不擦会有一层油?

by 悟理学院附中学生

答:

平时佩戴眼镜的时候,眼镜上的油大都来自脸部分泌的油脂、脱落的皮肤组织、空气中的灰尘等。也可能是因为镜片膜层品质不好,没有防油污的作用,或者是膜层老化。不同品牌、功能的眼睛镀膜工艺各不相同,而为了获得本身不具备的优良性能,人们往往会在镜片上镀上多层光学薄膜。这些光学薄膜主要分为强化膜、减反射膜、疏水疏油膜和防静电膜等。疏水疏油膜决定了眼睛的防水防污能力。它减少了水或油与镜片的接触面积,使水或油不易黏附于镜片表面,保证了镜片的视觉效果。所以选用一款合适、质量好的眼镜,有助于减少镜片上的油污,此外也要对镜片定期清洗以保持清洁。

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by 物理君

Q.E.D.

Q2

为什么飞机起飞和降落时要将盖窗的板子拉上去?

by Idolulu

答:

盖窗的板子应该是指遮光板吧。一般飞机起飞降落时确实需要打开遮光板,主要是为了安全考虑。

飞机在起飞降落阶段是最容易发生事故的,高空反而安全一些。举个例子,高空发动机停车,飞机还可以保持一段时间的滑行,降落时停车就只能硬着陆了。因此,飞机起飞降落阶段需要格外注意。这时机组人员一般会要求乘客打开遮光板,收起小桌板,调直座椅靠背,都是为了安全考虑。打开遮光板是为了方便乘客和机组人员观察外部情况,比如查看机翼姿态是否正常,发动机是否在运行等;也可以使乘客适应外部光线,这样乘客可以在机舱内部意外断电,失去照明时尽快看清内外部状况;还可以方便飞机外救援人员观察机舱内部情况。至于收起小桌板和调直座椅靠背,是为了迎接撞击……

就是这个姿势 | 图源自参考资料1

不过也有一些特殊情况,机组人员会要求乘客关闭遮光板,这主要是在一些军民合用机场,出于军事保密需要,因此必须关闭遮光板。

总之,听空姐的就对了。

参考资料:

飞机起飞降落前为什么要打开遮光板、调直座椅靠背?

飞机起飞着陆时 乘务员要求关掉遮光板是为什么?

by 霜白

Q.E.D.

Q3

防窥屏原理是什么?

by 匿名

答:

防窥屏的原理与百叶窗相似。百叶窗通过叶片的凹凸面和叶片方向的转动,在采光的同时阻挡了外界的视线,防窥屏则是将百叶窗的结构缩小几万倍,通过并列排布的光栅结构实现对屏幕可视角度的控制,光栅的间隔一般在0.02-0.1mm之间。

当光线垂直入射到防窥膜上时,能够无阻碍的透过;随着光线入射角度的增加,光线逐渐被百叶窗结构所遮挡,透过的光线随之减少。因此只有正对着屏幕的使用者才能接收到足够的光线来看清屏幕,与屏幕成一定角度的旁观者接收到的光线较弱,看起来则是一片漆黑。

参考资料:

防窥膜技术原理大解析

「防窥膜」的物理原理是什么,实际使用效果如何?

by 荔枝果冻

Q.E.D.

Q4

为什么湿了水再晒干的纸会变的很硬呢?

by 匿名

答:

变硬应该是纸张耐折度下降的表现,变硬的纸张手感应该更脆,相较于正常纸张,更加不耐折叠。

纸张是由纤维交织形成的层状、多孔的薄形材料。在纸张的制造中,打浆和上网可以使纤维在纸浆中均匀分布,同时将纤维的羟基暴露出来。上网之后,还要经过脱水、压榨、干燥、压光等过程。纸料在脱水过程中逐步形成湿纸幅,纸料脱水交织成形。随后开始压榨,通过机械压力排出水分,实现结构的固化,这个过程中,羟基形成氢键。压榨后,纸幅干度在40%左右,然后还要经过干燥,除去剩余的水汽,使干度达到92%-95%,这时,氢键充分结合并获得稳定结构。

因此,干燥的纸张是由纤维组成的多层网状结构,纤维之间靠氢键连接,不过,大部分氢键是纤维内部的羟基形成的,下图是纸张的结构。

纸张的微观结构 | 图源自参考文献2

评价纸张的性能有匀度、抗张强度、耐折度、耐破度、撕裂度、形稳性、不透明度、表面强度等指标,这些指标与成分、纤维长度、伸长率等有关系。

其中耐折度表示纸张在一定张力下,抗往复折叠的能力。耐折度与纤维间的结合能力有关,结合能力增强可以提高纸张的抗张力,提高耐折度,而水浸润纸张后,会破坏氢键,使纤维间结合力下降,从而降低纸张的耐折度。不过,水分适度增加可以使纤维润胀增加纤维弹性,可以提高耐折度。纸与纸也是不同的,不能一概而论。

其实,不只是耐折度,像匀度等其他指标也会在纸张浸润之后发生很大改变,纸张还是很怕水的。

参考文献:

[1]袁世炬. 纸张结构、性能与影响因素[J]. 湖北造纸, 2004(1):3.

[2]吕晓慧, 阳路, 刘文波. 纸张的孔隙及其结构性能[J]. 中国造纸, 2016, 35(3):7.

by 霜白

Q.E.D.

Q5

刀刃镀铬会变得锋利吗?

by 匿名

答:

刀刃镀铬增强的是刀的耐腐蚀性,而不是锋利度。但是一把长锈的刀一定不锋利。

一般来说,在刀具材料的选择中,有四个指标需要考虑:表征抵抗外力时变形能力的硬度(硬度越大拍黄瓜就越方便)、表征是否容易出现裂缝和崩口的韧性(韧性好才能用来剁骨头),还有耐磨性和耐腐蚀性。我们平常关心的锋利度主要跟硬度和耐磨性有关。微观上看,比较锋利的刀,刀刃的原子层数一般比较少,这些原子紧密地排列在一起。切东西的时候,刀刃的原子们从被切材料(比如土豆或者钢板)的分子之间的缝隙切入,将材料分开;而且不被钢板内部的杂质(土豆似乎没有特别硬的杂质)划伤。

在刀刃镀铬是因为钢铁在空气里太容易氧化成三氧化二铁了(此处可以复习高中化学),经常要切西红柿和肉的菜刀更容易在各种有机酸的作用下加速锈蚀。锈蚀的刀刃表面会有很多微小的孔,切东西的时候既会污染材料(我才没说是土豆哼),也会损伤自身。所以为了防锈蚀,人们在刀刃镀铬,铬在空气中可以迅速氧化出一层致密的氧化膜,将钢铁本体和空气隔开,避免铁的锈蚀。

于是,选好合适的钢铁材料、磨快了刀、镀好了铬,我们在这个回答里拍了黄瓜、剁了骨头、炖了土豆、拌了西红柿,菜(题)上(答)齐(完)了,请慢用~

参考资料:

都有哪些钢材适合做刀

by 藏痴

Q.E.D.

Q6

为什么有些食物配料表成分很单一,比如椰子粉配料表只有椰子原汁,营养成分表却有反式脂肪酸呢?

by 匿名

答:

信息不多,简单说两句吧。

首先,根据国家标准,食品的配料表必须明确标明食品生产中添加的所有成分,原则上应按照添加量由多到少排序,质量分数不超过2%的成分可以不按递减顺序排列。也有一些特殊情况,比如如果在食品生产中加入酶制剂但食品中酶已经失去活性,可以不标注。另外如果某复合成分添加量不超过25%,且该成分已有相应国家标准、行业标准或地方标准的可以不展开标注(但不能不标注)。总的来看,合规配料表应该可以提示消费者食品中所有成分。

食品中的复合配料是否需要展开标示 | 图源自参考资料

再来看营养成分表,营养成分表可以提示消费者食品中含有的营养成分,但依照国家标准,并不要求生产厂商标明所有营养成分,不过却必须标明能量以及四个核心营养素(蛋白质、脂肪、碳水化合物、钠)。反式脂肪酸并不是必须标注的营养成分。另外,如果100克或100毫升食品中的反式脂肪酸含量低于0.3克,就可以标示为“0”,类似的表述还有无反式脂肪酸、不含反式脂肪酸、没有反式脂肪酸、100%不含反式脂肪酸、0%反式脂肪酸、零反式脂肪酸,都是符合标准要求的。

最后,再说一下题目中提到的椰子粉。如果是将椰子去壳取出椰肉,制成椰浆,经过高温干燥处理得到的粉末。这种粉应该是不含反式脂肪酸的,天然植物成分中并不含有反式脂肪酸,反式脂肪酸一般来源于不完全氢化的植物油。但如果厂商为了口感,可能会在其中添加糖或植脂末,其中植脂末就是氢化植物油,含有反式脂肪酸。

参考资料:

GB 7718《预包装食品标签通则》解读之四:配料表

如何读懂食品配料表及营养成分表?

关于“反式脂肪酸”的8个真相 你该知道这些

沈元源.一种新型食品添加剂椰浆粉[J].中国食品工业,2005(03):36.

by 霜白

Q.E.D.

Q7

衣服是放在暖气旁干的快还是放在阳台干的快?

by 匿名

答:

既然提到了暖气,那我就猜题目说的阳台也是北方独立的封闭式阳台,而不是南方的开放式阳台,这样我们就可以排除掉风的因素。

按照生活经验,可以很轻易地得到暖气边上干得快的结论(袜子和毛巾点了赞)。下面按照理论分析一波。

所谓衣服变干,就是衣服纤维中结合的水分子几乎都逃逸到空气中。无风的情况下,促使水分子逃逸的是它们热运动的动能,这里对逃逸有贡献的动能只是平动动能,而分子绕自身对称轴转动动能和原子间的振动动能没有贡献。而限制它们逃逸的因素是水分子和衣服纤维的结合能-U,-U是一种势能。时,水分子才可以挣脱衣服纤维的束缚。只有绝大多数的水分子都满足,我们才能认为衣服被晾干了。

根据统计物理中的麦克斯韦分布,能量为的水分子占全部水分子的比例为

其中玻尔兹曼常数

我们令,那么温度为T时可以逃逸的水分子比例就是


温度越高,可以逃逸的分子比例也越大另外。另外,显然越大,水分子就越容易逃逸。按照上边的分析可以得到,也就是温度越高,水分子动能超出势能束缚就越多。在黄河附近的北方地区,阳台气温接近0℃,暖气附近气温大约30℃,绝对温度有1/10的差距,速干效果就很明显了。

by 藏痴

Q.E.D.

Q8

我对着380V的高压线(带电)尿尿,会不会电死?尿会不会变成导电体带电,让人触电

by 胡思乱想

答:

别问,问就是会!严肃认真.jpg

对带电体撒尿是非常危险的举动,大家千万不要尝试!!

先来看尿液的成分,尿液95%是水,还含有1.8%的尿素,1.1%的无机盐,总之,尿液本就是电的良导体。

那往电线上撒尿是不是一定能通过尿液导电电死人呢,也不一定,由于尿液出射的流量是有限的,如果竖直方向距离够高,在重力作用下,尿液到达地面时可能会分散为一个一个的小液滴,彼此之间不相连,那时,尿液或许可以绝缘。我把这个高度称为:撒尿安全高度,记为h。当撒尿高度高于安全高度时,可以看作尿液是绝缘的,人就是安全的,自然,这个数值越低越好。下面,我们就来简单估算一下这个安全高度。

首先,引入撒尿流量Q,这里我们暂时先忽略尿液的水平速度,忽略空气阻力,并取小液滴质量为50mg,即20滴为1mL(取尿液密度与水相同)。可以计算小液滴半径r:

计算得r约为2.285mm

当撒尿高度正为安全高度时,小液滴(近似认为小液滴为球形)将彼此相切,如下图所示,此时每秒通过图中红色平面的小液滴数目,记为n。

尿液到达地面示意图,忽略水平速度

由于流量应保持不变,则n满足:

即此时每秒有n个小液滴通过红色平面,则小液滴的竖直速度v为

根据竖直方向运动学方程v²=2gh可求出安全高度。

根据我的计算(希望没算错),当我们取流量为15mL/s时(灌满一个500mL水瓶大约需要33s,后面的大家自行计算),安全高度只需要0.096m。但流量如果为20mL/s,安全高度就有0.1705m,而流量达到50mL/s时,安全高度就需要1.066m,如果流量取100mL/s,安全高度就需要足足4.264m!

当然,上述计算忽略了水平方向的速度,如果考虑这个速度,大概是这样一个情况:

这会使安全高度降低,但是,如果考虑空气阻力(实际上,对于仅有50mg的小液滴,这必须要考虑),则空气阻力将阻碍小液滴到达相应的速度,换句话说,空气阻力将显著提高安全高度的数值。因此,我认为实际安全高度恐怕要明显高于上面的估计值。

另外,我们务必还要注意电压的影响。如果电压足够高,即便是空气也会被击穿,而两个导电小液滴之间的空气显然比干燥空气更容易击穿,因此,当电线电压够高,即便小液滴已经不再连续,依然有可能因为空气被击穿而被电击。题目中的380伏电压已经是非常高的电压了,足足是人的安全电压的10倍,朝它撒尿基本可以预定吃席了。

当然,也有人做过模拟实验(见参考资料),结果发现,如果高度低,确实会发生导电现象,高度够高则不会导电。不过考虑撒尿的“作案工具”,即便微微导电,就是麻一下也受不了啊

最后是一个撒尿被电击的实际案例:

朝带电铁丝网撒尿,激起火花(第二张图片中圈起来的就是火花)触电倒地 | 图源自参考资料,特地搬运以示警戒

参考资料:

对着漏电的高压线撒尿,尿柱会导电把人电死吗

向带电体尿尿会被电到吗

by 霜白

Q.E.D.

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一斤藕半斤孔?藕为什么要长孔?| No.289

编辑:穆梓


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