蚊子能叮到我们大动脉吗？叮到会出人命吗？| No.323
大家最近是不是
又听到蚊子在耳边低吟呢？
大家又是否跟我一样想过
万一蚊子叮到大动脉
会不会失血而死呢？
Q1
如何优雅地给一锅热油降温？
by Eric·Xu
答：降温很容易，关键是优雅
。 首先我们定义下什么叫“一锅热油”。一般的花生油沸点约335℃，也就是大约600K；凝固点约0——3℃。于是我们不妨定义“热油”温度是227℃——500K，大约七成热。下面我们给出六种比较优雅的降温方法：
成语法：扬汤止沸。用勺把油舀起来再倒下去，重复多次。这种方法运用了成语，而且可以与卖油翁的故事相联系，显得很有文化。
三十六计法：釜底抽薪。关火，等油自然冷却。俗话说扬汤止沸不如釜底抽薪，这种方法运用了三十六计之一，显得很有谋略。
冰箱法。分为三步：打开冰箱门、把油锅放进去、关冰箱门（狗头）。这种方法冒着被妈妈打的风险使用现代科技为日常家居生活赋能，显得很有勇气。
“化学法”。将热油置于冷凝管中，以冷水降温。这种方法使用了标准化学仪器，显得很有格调。
物理法（人间）。将油置于封闭带夹层容器中，夹层内通入液氮冷却。将容器内液面上方抽真空，促进油汽化放热；液面下使用搅拌器加速油的流动，促进与冷水的热交换。这种方法综合使用了多种物理手段，显得很有智慧。
物理法（地府）。考虑到温度是分子热运动剧烈程度的量度，命令麦克斯韦妖用网捕捉热油中高速运动的各种分子并强制其静止。这种方法可以号令妖界，显得很有威严。
以上六种方法优雅且实用，手段各有千秋，读者可以按照自己的喜好选择一种或多种使用
。其中最优雅者，还属两种物理法。 by 藏痴
Q.E.D.
Q2
为什么泡的茶叶会立起来，还慢慢上浮？和杯子的结构有关吗？
by 00
答：部分茶叶会立起来或上浮的现象与杯子的结构是没有关系的，因为这种现象反映的是茶的整体以及不同部位与茶水之间密度的相对关系。
图1 未冲泡时的茶叶 首先从茶叶整体上看，加工后的茶叶可能包含茶树的叶片、芽、少部分茎或其他植物的花等。茶在未冲泡时呈现干燥状，一般蜷缩起来。由于缺少水分且可能包裹空气，整体的密度小于水，所以刚刚加水后大量茶叶会浮在水面。
图2 刚刚加入水后的茶 随着静置时间的增长，叶片会吸水舒展，其本身的密度逐渐变大。然而在吸水过程中内部被挤出的气体可能会附着在叶片上，导致一些叶片仍浮在水面。
图3 叶片舒展开后的茶 待气泡破裂，吸满水的茶叶密度大于茶水，便会下沉。
图4 气泡破裂后茶叶下沉 然而，茶叶吸水的速度会受到组织部位的不同以及加工工艺、水温等因素的影响。比如芽或叶尖部位的吸水速度会小于叶片或茎的吸水速度。对于芽茶或者一芽一叶类型的茶，靠近尖部及茎部这两端的吸水速度会有差异，造成吸水一定时间后可能一端轻于水一端重于水。此时，如果整体吸水程度以及附着气泡情况使得其整体的密度略小于或等于水的密度，就可以竖立悬浮于水面或者水中。
图5 茶叶芽、叶结构示意 此外，加工中芽越完整越不易吸水，而冲泡水温高则有助于靠近茎一侧快速吸水，这两种因素都有助于形成密度上两端的差异从而使茶叶竖立。
图6 漂浮的茶叶 参考资料：
by 云开叶落
Q.E.D.
Q3
花露水是如何驱蚊的？为啥喷了之后还是被叮得一塌糊涂？
by 匿名
答：其实花露水最初并不是为了驱蚊，而是作为一种香水。后来为了顺应大家的需求才开发出了驱蚊花露水（按农药管理），现在市面上也有可以祛痱止痒、清凉提神的普通花露水，毕竟花露水的酒精浓度约为70%，因此具有清凉，消毒作用。
花露水驱蚊主要靠避蚊胺，驱蚊酯等驱避剂，其中后者更加温和，毒性和对环境危害性均小于前者，是市面上主流花露水所用的驱蚊成分。驱蚊酯（又称伊默宁，IR3535），即丁基乙酰氨基丙酸乙酯，具有低毒性，一般认为浓度10%以下对人体无害，成年人可以使用浓度不高于30%的产品。
图源:淘宝某品牌驱蚊花露水 驱避剂驱蚊的原理是它可以在皮肤周围挥发形成汽状屏障，干扰蚊虫的化学感应器。简单来说就是在蚊子面前“隐身”了，而驱避剂的浓度越高，效果就越好。花露水作为一种比较温和，供日常使用的产品，其驱蚊成分的含量浓度不高。户外活动时，汗液和皮肤吸收都会影响驱蚊效果。而且驱蚊酯已经用了几十年，蚊虫的适应性也有所上升。使用花露水时应均匀涂抹在裸露，未破损的皮肤上，一喷了事也会导致效果不佳。
图源参考文献[1] 参考文献：
[1]毛海舫,李琼,俞根发,傅冠民,肖作兵,王群,杨波,沈建平.驱蚊酯的合成及应用研究[J].香料香精化妆品,2005(06):3-4.
[2]王君,赵帆,吴丹丹,韩颖,林杰,郭洁,马怀雷,马英,靳建超,黄儒婷,朱秀文.22种配方驱避剂驱蚊效果观察[J].中国媒介生物学及控制杂志,2010,21(03):245-247.
[3]孟凤霞,郭玉红,张晓越,刘起勇,卢慧明,王君.我国驱蚊花露水及其有效成分[J].中国媒介生物学及控制杂志,2012,23(04):277-279.
by 黄水机
Q.E.D.
Q4
如果蚊子叮我大动脉上了，我会死吗？
by LY
答：蚊子：我好大的口器
叮大动脉会不会死我不确定，不过蚊子应该叮不到你的大动脉，蚊子叮咬的对象主要还是浅层的毛细血管、小静脉等。
首先，叮人蚊子的口器长度是有极限的，一般在2mm左右，这也可以理解，毕竟蚊子大家都见过，蚊子体长普遍在3-6mm左右，小编平时看见的蚊子最长也就约10mm，口器自然长不到哪去。而我们的皮肤也是有厚度的，皮肤有三层：表皮、真皮和皮下组织，人体各处皮肤厚度不均，皮肤平均厚度在0.5-4mm之间，表皮厚度在0.04-1.6mm之间，其中眼睑最薄，足跟部最厚。毛细血管便位于真皮层，也就是说，蚊子想要叮到血管，首先面临的就是表皮。叮破表皮，进入真皮层，就可以叮到毛细血管，这也是蚊子叮咬的主要对象。
图源自Wikipedia 至于静脉和动脉，则包埋于皮肤深处。有一些静脉比较浅，手臂上一些肉眼可见的“青筋”就是静脉血管。人体最浅的动脉则是颈总动脉、面动脉、颞浅动脉、桡、尺动脉、股动脉、足背动脉等，这些动脉都可以触及搏动，但具体哪个最浅似乎没有定论，距离皮肤表面的距离也因人而异，例如桡动脉，超声显示，皮肤到桡动脉的距离，浅的2-3mm，深的可达5-10 mm。
可以看到，即便是浅动脉，对蚊子来说，也有些勉强了，更何况，还有动脉壁呢。还是因为动脉血压高，动脉壁也更厚一些。动脉壁分为三层，最内层是内膜，由内皮和内皮下层组成，是三层中最薄的一层；最外层是外膜，由疏松结缔组织组成；最厚的是中膜，由弹性膜和平滑肌组成，大动脉中膜以40-70层弹性膜为主，中动脉主要由10-40层平滑肌组成。动脉壁不仅厚，本身也更坚韧，下图是各血管平均直径、平均厚度和组成表。
从上至下依次为动脉、小动脉、毛细血管、小静脉和静脉；前两列为血管平均直径和血管平均厚度 | 图源自参考资料 可以看到，即便蚊子真能够得到动脉血管，也不可能叮入血管，因此不需要担心蚊子会叮破动脉血管。从另一方面来看，如果真有蚊子能办到这一点，那我们对蚊子的防范程度肯定远不止现在这样。
参考资料:
聚焦临床丨盲法桡动脉穿刺，深度解析！|穿刺|动脉|桡动脉|搏动|方向
by 霜白
Q.E.D.
Q5
能一键切换透明模式与不透明模式的玻璃，是什么原理？
by 匿名
答：这种玻璃一般叫调光玻璃，目前市面上的主流都是电控调光玻璃，有着通电透明、断电雾化的特性。这种玻璃是一个夹层结构，两层钢化玻璃夹一层液晶聚合物调光膜胶合而成，中间的ITO-PET膜起导电作用。
未通电状态下，液晶分子是无序分布的，入射光在液晶层发生散射，因此玻璃呈乳白色不透明状态。
通电后，在电压作用下，液晶分子变为有序排列，因此入射光可以正常通过，玻璃就变透明了。
图：某品牌智能调光玻璃的结构图 参考资料：
by 黄水机
Q.E.D.
Q6
怎么证明圆锥体的体积×3等于等底等高的圆柱体体积？
by wc
答：这个问题，不同的人会有不同的回答。
如果你问小学数学老师，他会用一个圆锥容器盛满水倒进圆柱容器里，倒三次以后圆柱容器差不多满了——于是圆锥体积就是圆柱的1/3；
如果你问高中老师，他会指着课本上的祖暅原理说“背过就行，这不是高考重点”；
如果你问高数老师，认真地问高数老师，他会用两小时从极限的定义讲到多元积分，然后留下一句“自己积分”后拍拍粉笔灰走人；
如果你问299期的中二所，我们会说“有一个绝妙的方法，但是这里写不下”；
但是在323期的问答专栏，我们当然要整点新活：
首先不加证明地给出以下定理（证明请找隔壁数学院）：旋转体体积等于旋转面面积乘以旋转面重心心走过的路程。
比如，一个圆柱就是一个长方形沿一条边旋转一圈形成的。上图中，圆柱就是上面说的旋转体，阴影长方形就是旋转面，重心的轨迹是一个圆周。假设上图圆柱的高为H、半径为R，那么很显然，旋转面AOO'A'的面积，重心距离轴。因此体积
对于一个同样高为H、底面半径R的圆锥，它的旋转面是一个直角三角形，轴是三角形的一条直角边。旋转面面积，下面就用两种方法来求一下旋转过程中重心走过的距离，也就是计算三角形重心距离轴有多远了。
首先是几何法。三角形重心是三条中线的交点，并且重心是中线靠近底边中点的三等分点（这大概是高中数学…吧）。因此很容易得到重心到轴的距离。进一步得到圆锥体积
还可以用物理上求重心的方法进行代数计算，对每一个微元按质量对距离进行加权平均就是重心位置
所以圆锥体积
两种方法算的圆锥体积相同，都是圆柱体积的1/3.
by 藏痴
Q.E.D.
Q7
为什么两块表面很光滑的玻璃之间的摩擦力会很大？
by 匿名
答：这看起来好像是反常识的：光滑的玻璃摩擦起来却费劲。其实这个事情涉及到摩擦力的机理的判断，摩擦机理目前可以分为两种学说“凹凸啮合说”和“粘合说”。
凹凸啮合说的机理是因为物体接触面是凹凸不平的，如果想让接触面滑动必须克服凹凸面的啮合，如下图所示。凹凸啮合说的两个宏观经验规律就是我们平时所知的摩擦力与施加的正压力成正比，与接触面的摩擦因数成正比。
参考资料一|物体的接触面 两块表面很光滑的玻璃之间的摩擦力很大的原因用粘合说可以来解释。粘合说的机理是随着表面光滑度的增加，两个表面的分子进入了彼此的分子间的引力圈范围内，两者产生了强烈的粘合，体现在宏观上就是摩擦力的增大。
参考资料二|玻璃表面原子分布 参考资料：
Atomic structure of a glass imaged at last
by justiu
Q.E.D.
Q8
温度是分子平均动能的标志，而人体对于温度的认识是冷和热，所以人脑是怎样将分子平均动能的大小转换为冷热的概念的呢？
by 酒神
答：好问题！如果你能解答这个问题，那么2021年的诺贝尔生理学或医学奖就该颁给你啦。用简单的话来概括，就是人体对冷和热有不同的感受器，它们在对应的温度条件下会被激发，向神经中枢传递电信号，从而告诉人体冷热。
1997年，Julius首次发现了一种辣椒素受体蛋白TRPV1，它是细胞膜上的一种离子通道蛋白，在大于43℃左右的条件下会被激活，蛋白质的三维构象发生改变，增加对 、、、等阳离子的通透性，形成外负内正的神经电位，并一路传导到神经中枢。
TRPV1的发现 | 图源[1] 随后他和Patapoutian各自独立地发现薄荷醇受体TRPM8，并验证了该受体提供冷觉。确实，辣椒会给我们一种火热的感觉，而薄荷给我们一种清凉的感觉，因为辣椒和热、薄荷和冷共用一套感受蛋白。之后相关的研究就照着这个思路井喷了出来，目前已经发现了TRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPM2等热觉感受蛋白，TRPM4、TRPM5等温觉感受蛋白和TRPA1、TRPM8等冷觉感受蛋白。
TRP通道蛋白家族和它们的响应温度范围，根据脊椎动物种类的不同，可跨越不同的温度范围 | 图源[3] 不同的离子通道蛋白对温度的响应，其中Anktm1就是TRPA1的早期命名 | 图源[4] 至于为什么达到一定温度后TRP蛋白会被激活，目前学界也在进一步研究当中[5]，说不定下一个诺奖就从这里诞生呢。
参考资料：
Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021 - NobelPrize.org
详解2021年诺贝尔生理学或医学奖：他们破解了人类的痛觉和触觉
Poletini, M. O., Moraes, M. N., Ramos, B. C., Jerônimo, R., & Castrucci, A. M. de L. (2015). TRP channels: a missing bond in the entrainment mechanism of peripheral clocks throughout evolution. Temperature, 2(4), 522–534.
Patapoutian, A., Peier, A. M., Story, G. M., & Viswanath, V. (2003). Sensory systems: ThermoTRP channels and beyond: mechanisms of temperature sensation. Nature Reviews Neuroscience, 4(7), 529–539.
by 牧羊
Q.E.D.
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编辑：穆梓
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