输液时空气输进血管里还有救吗？| No.310
想必大家都打过点滴吧
不知道大家有没有注意过
有没有把空气
打进血管中吗？
听说
血管进入空气会出人命的
你害怕吗？
到底血管中进多少空气
才会致命呢？
Q1
为什么搞物理的人那么幽默?
by 中科院得不到的人
答：这种夸自己的问题我怎么能错过~
“搞物理的人”大致可以分为享誉世界的科学家和小编这样刚入行不久的菜鸡。物理学家年高德劭举重若轻，不喜欢端架子，于是就有了：
爱因斯坦的鬼脸 杨振宁演讲的小幽默 和费曼那一堆不能放出来的段子——
当然，不那么成绩斐然名扬四海的教授也有名场面：
（没有说曹老师成绩不佳声名不扬的意思） 至于小编这样的菜鸡们，平常背书考试做实验写论文就够秃头了，所以不干活的时候当然要好好调侃一下咯
毕竟如果活得不开心，那就直接普朗克三连了o(╥﹏╥)o
另外，小编们虽然确实都是“搞物理的”，但是我们也是新媒体编辑啊，一本正经写公式它！没！人！看！啊！
你以为的我喜欢讲猫猫：为什么猫主子对柑橘特别敏感？| No.304
真实的我喜欢量子力学里的猫猫
（来源某宝，我真的有一件） 你以为的我害怕睡觉被热死，被子盖得够多，被窝里的温度会不会越来越高？| No.292
实际的我害怕被热传导方程的边界条件折磨死
当然，看到读者喜欢我们的回答内含福利 | 中科院美食吸猫所是怎样炼成的？| No.300 ，内心还是成就感Plus Pro Max Ultra 的。
严格来说，这个问题不是一个物理问题，而是一个和物理学家有关的心理学问题，作为中科院 · 除了物理啥都讲 · 物理所，我今天就勉（xing）为（zhi）其（bo）难（bo）地代劳一下，看看做物理的人是不是真的比大众平均水平更幽默。
在预印本网站以“物理学家”和“幽默”为关键词检索，只有物理学家Laughlin写的一篇文章（页面已经经过机器翻译）：
截图自arxiv.org 这显然并不是一篇研究做物理的人究竟是不是幽默的文章，而是物理学家用幽默的方式讲物理的。所以说，“物理学人通常较普通大众更为幽默”这一命题尚未获得心理学文献支持，相关研究有望填补研究空白。
不管是科学家，还是物理学相关公众号编辑，抑或问答网站的物理学答主，这些人当然大多数是“做物理的”，但是当他们做讲座、写推送、回答问题，被公众注意到的时候，还有另一重并不显然的共同身份：科普作者。科普需要吸引尽量多的人来了解科学知识，而物理学知识本身是枯燥的，所以生动幽默的语言就成为了这些人的首选——因此在公众中塑造了“物理人都幽默”的印象。在科普之外，物理学人也都是普通人，会在实验室里严肃实验、在小组会议犀利提问；在论文被拒绝时沮丧，在无法完成任务时焦虑……只不过这些侧面并不会展示给公众。所以，如果你想和一个学物理的朋友谈笑风生那么，不要问他有没有完成量子力学的作业、有没有发表满意的论文——去问他彩虹、鲜花和猫猫吧！
by 藏痴
Q.E.D.
Q2
作为初三学生，我只知道输入家庭电路的只有零线和火线，但是我在户外的电线杆上常常不只看到两根线，通常都是三根甚至更多，比如学校的墙上还有硕大的电线，分别是红色，黄色，蓝色，绿色，都是什么线呢？
by 浩荡东风
答：先说结论：一般来说，红色、黄色、绿色线都是火线（Live Wire），蓝色是零线（Neutral Wire），应该还有一种黄绿双色的线，这是地线（Earth Wire）。
不同电线的颜色标识，图片来源 有三种不同颜色的火线是因为，发电厂输出的实际上是三相交流电，在一个三相发电机中有三个发电线圈，将每个发电线圈的一端连接在一起形成零线，剩下每个线圈的另一端就构成了三根火线。三根火线上的电压是相同的，但是相位相差120度。
三相发电机结构示意图，图片来源 用数学表达式写出来三相交流电的表达式：
三相交流电，图片来源 那为什么在家庭电路中只能看到一根火线呢？因为对于大部分的家庭，我们只用到了其中的一根火线，每一户可以看作一个“用电器”分别连接到不同的火线上。
最后还是提醒大家：在电力作业的时候一定要确保电线上是不带电的，以免发生触电事故。
参考资料：
[1] 《IEC 60446-1989 根据颜色和数字鉴别导线》
by Paarthurnax
Q.E.D.
Q3
如果输液时空气进入了血管，病人会怎么样？
by 匿名
答：答案是什么都不会发生。
首先，如果输液时拔针不及时导致液体流干了，并不会使输液器中的空气进入身体，而是会回血，也就是血液回流到输液器内。这是因为输液器内部气压加上液体压强的总和其实与人静脉血压相近，输液时必须把瓶子举高才能保证足够的压强将药液压入血管。如果没有液体压强，或者液压稍小，都会使得针头附近的药液总压强小于血压，产生回血。当然，即使回血也不会失血过多，这里就不展开了。
一种真的可能导致输液时空气进入血管的情况，是针头中的气泡被液体冲入血管。为了防止这种情况出现，护士在输液时一般都会先弹一弹针头，把气泡弹出去；然后放出一段液体，保证针头最尖端不会有空气柱。
哪怕误入黑诊所，护士没有按照操作规范去掉气泡，那也不用担心气泡的问题。人体对进入血管的空气是有安全阈值的，人体重越大，可以承受的进入血管的空气体积就越大。一般认为≤0.02ml/kg的空气进入体内，是不会有任何感觉的。超过2ml/kg的空气进入体内才会导致比较严重的威胁[1][2]。按成年人体重50kg计算，1mL的气体进入血管是毫无感觉的，100mL的空气才会比较危险。输液管内径一般2个毫米左右，1mL的空气对应输液管中一段30cm左右的空气柱；100mL是两个最最大号注射器的容积。如果你真的被人控制着打进两针管空气，那么可能打110比120更合适了（狗头）。
最后附赠一个小编中学生物老师讲的故事：生物系（或者医学院）学生解剖兔子的时候，只要给兔兔耳朵上来一针管空气，兔兔就会因静脉栓塞而被“安乐死”——注意兔子的体重只有人的大约1/10。至于是不是真的没有痛苦——我不是兔兔，我不知道。
参考资料：
by 藏痴
Q.E.D.
Q4
老式黑白电视，彩色电视，液晶电视的原理分别是什么？
by 某人
答：黑白电视：
显像管阴极顶端涂有发射电子的材料，当阴极被灯丝加热后，阴极表面材料将会发射出电子。第一阳极上加有上百伏正电压，将阴极产生的电子加速，经过第三阳极聚焦作用，形成高速的电子束，涂有荧光粉的屏幕在高速电子束的撞击下发出白光。
控制栅极套在阴极外面，中间开有小孔，一般控制栅极相对于阴极加有数十伏的负压，形成阻滞电场，从而调控电子束的强弱。偏转线圈中产生周期性的磁场，电子束在磁场的偏转下对屏幕进行周期性扫描。
当无图像信号输入时，通过扫描到达屏幕各点的电子束强度相等，屏幕上显示出亮度均匀的光栅；当有图像信号输入到控制栅极时，屏幕上各点电子束的强弱随着图像信号规律的变化，从而产生明暗（黑白）图像。
彩色电视：
相比于黑白显像管，彩色显像管含有三个一字排列的阴极，能够同时产生三条可独立控制的电子束，三条电子束在偏转磁场的作用下，分别轰击荧光屏内侧所涂敷的数量众多的红、绿、蓝荧光粉，发出三种颜色的光。
加在控制栅极上的图像信号由三基色电信号R(t)、G(t)、B(t)组成，分别控制三条电子束的强弱，通过三种颜色不同强弱的组合，就能呈现出彩色的画面。另外，有关人眼我们之前也介绍过哟~
液晶电视：
在讲液晶电视之前，我们需要先了解液晶是什么。
液晶：一些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，获得了液体的易流动性，但保留着部分晶态物质分子的有序排列，形成一种兼具晶体和液体部分性质的中间态。液晶在电场的作用下，分子取向会随着电场的大小和方向发生改变。
下图为液晶屏幕的一个单元：在玻璃基板上，安装着两块相互垂直的偏振片。没有外加电压时，液晶分子的取向扭转了90°，光线通过液晶时偏振方向旋转90°，能够顺利通过两块偏振片；在液晶两端加上电压时，液晶分子的取向趋于电场方向，光线通过液晶时偏振方向旋转小于90°，此时通过偏振片的白光变弱。
当液晶两端加上电压规律变化的图像信号时，通过彩色滤光片的作用，能够发出强弱组合不同的红、绿、蓝光，在屏幕上呈现出彩色的画面。
参考资料
by 荔枝果冻
Q.E.D.
Q5
如果有一个比较厚的凸透镜，它的焦距没有超过它厚度，这个凸透镜会如何成像？
by 一个有奇奇怪怪的想法的初三学生
答：那当然是........公式失效！
本着公式一摆，读者减半的观点，所以我尽量不使用公式
凸透镜成像公式
实际上是一个近似公式，它使用了两个近似
傍轴条件近似，近似认为入射光集中在光轴附近很小的一块区域内 薄透镜近似，近似认为透镜很薄，近似为零 而你的问题中已经破坏了第二个近似条件，因此公式不成立。
在这种时候，应当使用球面成像公式，将凸透镜的一次成像，看成光在透镜界面上的两次折射：从空气到透镜内部，再从透镜内部出射到空气中。这方面的知识可以参考赵凯华的《新概念物理教程：光学》中第二章的内容
顺便一提，在从实际问题过渡到物理问题的时候往往会做许多抽象、近似，请牢记每一步成立的条件。例如，相对论过渡到经典力学，需要做低速，小质量近似。
最后提问，如果在凸透镜成像公式中，近似条件一失效后会怎么样呢？也就是说，如果有一个很大的透镜，接收了很大面积的光，会出现什么样的情况呢？
<<< 左右滑动见更多 >>>
P. S. 看到你在后台提问了好多问题，这些问题非常有趣，也可以看出你是一个非常爱思考的人。但是我们为了兼顾其他人的问题而不得不选取一些问题回答。希望你能保持思考的态度，我们在中二所等你哦！
by 岷客
Q.E.D.
Q6
动能定理认为合外力做功等于动能变化量，但是热力学第一定律说做功使系统内能增加，所以对一个系统做功它的能量到底是怎么变化的呢？假如有一个恒力推动一个装有一定质量气体的绝热气缸匀加速运动，气缸体积不变，那么气体温度会因做功而升高吗？
by 破壁人
答：动能定理可以表述为，合外力对物体做功会让物体的动能增加。但在分析之前我们要明确所受的合外力是什么，谁对谁做功。这个问题的关键在于，你所施加的外力并不等于合外力。比如你往下压缓慢压一个活塞，活塞下部是一个放在地面上，内有封闭气体的气缸，你克服了气体分子间作用力做功，这会导致气体的体积减小，内能增加。活塞从静止变为运动是因为这个过程中它受到的合外力不为0，你所施加的力大于气体压力，直到达到平衡；但气缸这个整体受到了地面的支持力，所受的合外力为0，所以没动。如果我们克服某个阻力做功，系统所受合外力不为0，则物体动能改变；如果合外力为0，就会发生动能以外的能量转换，和动能定理不矛盾。
再说说气缸加速的情况。一般来说具有加速度的系统不处于热力学平衡态，因而无法定义热力学温度，但如果加速度比较小可以认为是准静态过程。容器壁虽然是绝热的，但并不代表容器壁不会对气体做功。如果容器壁的宏观运动会导致容器壁对气体做功，气体内能就会增加，而气体体积不发生改变。所以气体温度会上升。
by fiufiu
Q.E.D.
Q7
能否简单介绍拉格朗日量和拉格朗日方程？
by 何必如此
答：拉格朗日方程是分析力学的重要内容，所以没有公式是不可能的。但放心，比上次的黎曼猜想简单多啦。篇幅有限，推导过程已简化。看不懂可以直接拉到最后看结论哦！
拉格朗日方程是用广义坐标表示的动力方程。广义坐标秉承能抓老鼠就是好猫的原则，只要是能描述系统的独立参量都可以作为坐标，因此得名。相似地，广义坐标对时间的一阶导就是广义速度，动能对广义速度的一阶导就是广义动量。质点的矢径可用广义坐标表示。
既然坐标可以扩充，位移当然也可以扩充一下。实际的位移随时间变化，由动力学方程唯一确定，但我们可以想象一些虚位移来帮助我们解决问题，也就是质点在约束许可的范围内可能发生的位移。虚位移用广义坐标表示如下：
虚位移只和当前位置与约束条件有关。力在任意虚位移上做的功称为虚功。有了这些概念，下面隆重介绍介绍分析力学的普遍原理——达朗贝尔原理：任意系统所有主动力与惯性力所作虚功之和为0。
理解不了也没关系，可以简单认为达朗贝尔原理与牛顿第二定律等价。把广义坐标表示的虚位移（1）带入（2）式。先处理第一项，括号内计为广义力，此式为广义力的的虚功。
接下来处理（2）式中的第二项
（4）式的小括号里很明显是动能的形式，将其记为T。将（3）（4）式代回（1）式，就可以消掉最外层的，得到
这就是拉格朗日方程啦！如果说达朗贝尔原理是牛顿第二定律，拉格朗日方程就是在广义坐标下的表示形式，是实际运动所遵从的运动规律。
如果主动力是保守力，也就是存在一个势能函数，使
则广义力。我们设。也就是动能和势能的差为拉格朗日量，拉格朗日方程化为
这就是保守体系的拉格朗日方程。它具有明确的物理含义：广义动量的时间变化率等于广义力。今天的理论力学课就上到这里，你学会了吗？
by fiufiu
Q.E.D.
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编辑：穆梓
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