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酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

生活 中科院物理所

請問,喝酸奶一共分幾步?

答:三步

第一步:撕酸奶蓋

第二步:舔酸奶蓋

第三步:喝酸奶

舔酸奶蓋才是喝酸奶的靈魂!

贊同的小夥伴請把舔酸奶蓋打在評論區

那麼,這靈魂酸奶蓋是怎麼形成的呢?

Q1

如果消化吸收代謝某種食物所消耗的能量大於該食物的能量,那麼吃這種食物是不是越吃越瘦?有這樣的常見食物嗎?by 晴天大肉豬

答:

由於人體進食消化吸收食物而消耗熱量的過程稱為食物熱效應,消化吸收某種食物所消耗的熱量大於該食物的能力即所謂“負熱量食物”,是理論上的減肥絕佳食品,可以達成吃著減肥、越吃越瘦的目標,然而遺憾的是,還沒有發現真正的“負熱量食物”。倒是有一些食物被作為“負熱量食物”來宣傳,如常見的各種蔬菜(茄子、芹菜、豆芽),水果(蘋果、葡萄、橙子)和果仁類(花生、慄子、鬆果)等,實際上消化這些食物所需要的熱量不超過攝入熱量的 30%,長期只食用上述這些食物無法提供足夠的生命所必需的蛋白質、脂肪等,會導致營養不良。想要減肥的話,還是要合理搭配飲食結構並適量運動。

參考資料:負熱量食物

by yrLewis

Q.E.R.Q2酸奶為什麼會沾在蓋上?by 匿名答:

酸奶是否會沾在蓋上與酸奶的製作工藝以及蓋子所用的材料有關。現在市面上的酸奶豐富多樣,如果按照加工形式區分,可分為凝固型酸奶攪拌型酸奶兩類。凝固型酸奶的質地通常為塊狀膏狀,而攪拌型酸奶的質地則為較稠的液體。一般攪拌型酸奶會更容易形成這樣一層奶蓋,這是因為在運輸過程中難免會有顛簸與晃動,由於攪拌型酸奶具有較強的流動性,所以很容易“飛”到蓋子上,又因為製造蓋子所用的材料具有親水性,所以這部分酸奶就一直被留在了蓋子上,時間一長,隨著水分的蒸發,就形成了質地更加緻密的一層奶蓋;而凝固型酸奶本身流動性較差,就不易形成(下次去超市一定把兩種酸奶買回來對比一下)。如果想讓攪拌型酸奶也不形成這樣一層奶蓋,可以在製造蓋子時選用疏水材料,這樣就能避免液體沾在蓋子表面,從而無法形成奶蓋,日本就製造出了這樣一款不沾蓋的酸奶(見下圖)。不過這樣一種設計,對於像小編這樣的“舔奶蓋愛好者”,真的是太反人類了

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

圖源:日本酸奶為什麼不沾蓋?

參考資料:

[1] 不舔酸奶蓋就吃虧了?喝酸奶的誤區你知道多少

[2] 日本酸奶為什麼不沾蓋?

by Eric

Q.E.R.Q3為什麼剛燒開的水在倒水時會出現規律性的抖動?by 王點五答:

通常我們使用茶壺倒水時能夠觀察到,倒出的水柱形狀並不是簡單的幾何形狀,而燒開的高溫水倒出茶壺時,水流抖動相比之下更加明顯,並且看起來好像有些“規律性”。

解釋這個現象,要先從卡門渦街說起,當粘性不可壓的定常來流經過某些物體時,物體兩側會週期性地脫落出旋轉方向相反、並排列成有規則的雙列線渦,開始時,這兩列線渦分別保持自身的運動前進,接著它們互相幹擾,互相吸引,而且幹擾越來越大,形成非線性的所謂渦街。而水在流出茶壺嘴之前,會經過一道金屬片上有幾個大孔的結構,為卡門渦街的形成提供結構基礎。

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

圖片來源:參考文獻1

卡門渦街的形成可用雷諾數Re來描述,當雷諾數較小時,水流在管道中以層流的形式流動;當Re為50~300時,從物體上脫落的渦旋是有週期性規律的;當Re>300時渦旋開始出現隨機性脫落;隨著Re的繼續增大,渦旋脫落的隨機性也增大,最後形成了湍流。湍流現象在生活中隨處可見,例如蚊香上白色煙會隨著上升變成紊亂的“湍流”,水管裡流出的水在大流量時為湍流小流量時為層流。湍流也在很多方面有所應用,飛機機翼上的翼刀將流過機翼上方的層流擾亂為湍流,從而解決大傾角爬升時的失速;高爾夫球上的不平整,兩邊通過的空氣更快的形成為湍流,從而減少前後壓強差給高爾夫球帶來的阻力。“層流雖然美觀,但湍流更加常見和具有魅力!”

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

層流和湍流

雷諾數Re由流速u、管道寬度L、粘度v來描述,Re=uL/v。水從茶壺中倒出,剛開始以卡門渦街的形式,水流形狀較為規則,隨著水流在下落過程中速度增大,會變為湍流。而倒水時茶壺的傾角、高度、水量等與之前相同的情況下,水的粘度隨溫度的升高而減少。熱水的粘度係數更小,更容易在流出壺嘴時形成湍流,看起來水流像在抖動。

也有單孔的茶壺(單孔紫砂壺),在倒水時避免了卡門渦街對水流的擾動,水在倒出時較為平滑。

參考文獻:卡門渦街、水的粘度和溫度的關係

by jita

Q.E.R.Q4網上買到的自動攪拌杯(不用電),杯底有一個白色小顆粒,倒入開水就會迅速攪拌,水越燙攪拌越快。這是什麼原理?by 雨天大肉牛答:

簡單來說,這種自動攪拌杯利用了溫差生電的原理,利用開水與杯子的溫度差產生電流驅動杯子底部的電機轉動,杯底的白色小顆粒一般是一個永磁體,電機上也會安裝一個永磁體,這樣當電機轉動時就可以帶動杯底的白色小顆粒轉動。隨著杯中熱水與杯子溫度差逐漸變小,白色小顆粒的轉動速度也會越來越慢,直至停止。

下面主要介紹溫差生電的原理,我們首先考慮一個金屬導體棒,在一端加熱,另一端冷卻,那麼在熱端的電子就會比冷端的電子擁有更多的能量,那麼電子就會有一個宏觀的從熱端到冷端的擴散,從而在導體兩端形成電壓差。但這種電壓往往很小,大部分金屬的溫差-電壓轉換系數(Seebeck係數)約為1~10μV/K。因此在實際的應用中往往使用半導體,利用半導體載流子可帶正電可帶負電的性質,形成下圖中所示的通路,這樣我們就可以將很多的小的溫差電元件串聯起來得到較高的電壓。

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

圖源:溫差電元件

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

圖源:溫差電元件

最後集成起來就長成了這個樣子,如果你把自動攪拌壺拆開,在杯底就會發現裝了一個這樣的半導體溫差片,一頭接著壺底靠水的那一面,一頭接著壺的外底面。

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

圖源百度

參考資料:溫差電元件、熱電效應、自動攪拌杯

by 前進四

Q.E.R.Q5吃辣的能力取決於對痛的感知能力還是抵抗能力?by Revil答:

辣椒對人的刺激主要是通過辣椒中富含的辣椒素(Capsaicin),特異性結合粘膜上的TRP受體(也稱辣椒素受體)來實現的。順帶一提,TRP受體不僅在口腔粘膜表達,還在鼻腔、皮膚、肛門處表達,所以……你懂得。

TRP受體家族是廣泛分佈在細胞質膜表面的一類離子型受體,作為信號的感受器介導著疼痛和溫度信號的感知和傳遞,同時也可以感知包括辣椒素(TRPV1)、四氫大麻酚(TRPV2)、薄荷醇(TRPM8)、芥末油(TRPA1)等植物次生代謝產物。其中TRPV1受體主要負責感受辣椒素,但也可以被芥末油等激活。TRPV1受體參與了溫度和疼痛通路,這也是為什麼當你攝入辣椒之後會發熱流汗並且疼痛的主要原因,並且因為TRPV1受體介導的疼痛通路會促使機體釋放內啡肽來鎮痛,同時也會帶來快感。

吃辣的能力不僅取決於感知能力的下降,也取決於抵抗能力的上升。以鳥類為例,部分鳥類可以大量攝入辣椒而無動於衷(辣椒依賴鳥類傳播種子),並不因為它們沒有TRPV1的受體(一個常見的謬論),而是它們的TRPV1受體與哺乳動物有差異,對辣椒素並不敏感,這就是感知能力的下降帶來的吃辣能力的提升。

而作為哺乳動物的人類,吃辣能力的差異更多的是因為神經水平的習慣化,也就是長期接觸辣椒素帶來的脫敏作用,這也可以被認為是抵抗能力的一種,所以才會有所謂的吃辣能力的訓練和退化之言。

如果吃辣椒吃high了,冷牛奶和10%的糖水是很好的選擇。如果是切辣椒帶來的皮膚刺激,油性物(比如油性的護手霜或者凡士林)的塗抹是很好的緩解選擇。

參考文獻(我也想發Nature……):

[1]Michael J. Caterina et al. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature, 1997.

[2]Sven-Eric Jordt et al. Mustard oils and cannabinoids excite sensory nerve fibres through the TRP channel ANKTM1. Nature, 2004.

[3]Sven-Eric Jordt et al. Molecular Basis for Species-Specific Sensitivity to "Hot" Chili Peppers. Cell,2002.

by 某大型裸猿

Q.E.R.Q6為什麼光學三原色加起來是白,色彩三原色加起來是黑?by 一位愛抬槓的小菜豆答:

在很多場景中我們都會聽到“三原色”這樣的概念,但不同場景下的“三原色”對應著不同的顏色,且混合後會得到不同的結果。比如“光學三原色”混合後得到的是白色,但“色彩三原色”混合後變成了黑色,這兩者的區別對應著兩種不同的顏色混合原理。

“光學三原色”混合得到白光是一種加色混合,這是色光的混合。對於外界的光來說,特定波長的光入射到我們的眼睛後,會刺激視網膜上的視錐細胞,這些視錐細胞有三種神經纖維,每種神經纖維興奮都對應某種“光學三原色”的感知,並在我們的大腦皮層轉化為各種顏色。當“光學三原色”對應的紅光、綠光和藍光同時入射到我們的眼中時,會同時引起三種神經纖維的興奮,三種不同顏色的光譜在我們的視覺器官內部合成白光的感覺,當然這種合成與連續波長的白光不同,屬於“同色異譜”

而“色彩三原色”混合得到黑色是一種減色混合,是一種在外界混合後再作用於我們的視覺器官的方式。我們知道各種物體的顏色取決於其反射的顏色,“色彩三原色”的品紅、黃、青就是分別反射白光中這三種顏色對應波長的光,吸收白光中其他波段的光,當把這三種顏色對應的顏料混合後,其各自反射的光對於另兩種顏料來說是可以被吸收的光,且整體而言,吸收遠大於反射,最後進入我們眼中的光就很少了,顯得三種顏料混合後得到的就是黑色了。

簡單來說,加色混合是把三種光譜相互疊加,混合後得到的光譜也能呈現出白光的感覺,而減色混合是從白光中減去其他顏色,混合後各種顏色對應的光都被“減掉”了,就呈現為黑色。

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

圖一 “光學三原色”加色混合

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圖二 “色彩三原色”減色混合

參考資料:

[1]袁鴻俊.光色混合問題淺談[J].物理教師,1991(10):40-42.

[2]龔錚如.色彩構成的“互補性”[J].山東紡織工學院學報,1993(04):30-35.

by 懶懶的下午三點半

Q.E.R.Q7高空氣象中的“藍色噴流"形成機理是什麼?能人為製造嗎?能持續多久?by 匿名答:

藍色噴流(blue jet)是一種中層大氣電現象,其形態為一束藍紫色的細長光束,從積雨雲的頂端向上射入平流層中,其長度可達50千米,持續時間通常小於1秒。

酸奶為什麼會沾在蓋上?|No.245

從國際空間站拍攝到的藍色噴流現象

儘管藍色噴流總是與雷電相聯繫,但其並非由閃電直接觸發(與之相對,另一種高層大氣電現象:sprites,即紅色精靈,被認為由正閃電直接觸發)。研究者認為,藍色噴流是一種電擊穿效應。形成雷暴的積雨雲,其下部區域帶負電,上部區域帶正電,這種電荷的分離主要是大氣對流時空氣中冰晶(或水珠)之間的摩擦引起的。雷暴天氣,中層和底層大氣間的對流格外強烈,因此雲頂的局部區域可能在短時間內積累大量正電荷,產生足夠強的電場撕裂空氣分子,產生大量離子,從而引發電擊穿:大量正離子在電場的驅動下向上運動,與沿途的空氣分子碰撞,產生更多的離子,自下而上形成一條導電通路。沿途被激發的空氣分子回到基態時,以光子的形式釋放出能量,給予了噴流特徵性的藍色光芒(離子運動到噴流末端時已經失去大部分動能,因此發出的光顏色偏紅,對應能量更低的激發態)。

那麼,能否在實驗室中人為製造類似藍色噴流的現象呢?確實是可以的,早在2010年,MIT的 Elm Williams 教授就通過在稀薄空氣兩端加以高電壓,模擬了很多中高層大氣電現象,他的實驗裝置也因此被稱為“sprites in a bottle”。但是,實驗室的模擬閃電和大氣中真實的藍色噴流在能量、距離尺度上還相距甚遠,想要進一步研究這一神秘而獨特的自然現象,還是要依靠實地的觀察與測量。

參考文獻:

[1] Observation of the onset of a blue jet into the stratosphere, Nature (2021).

[2] results from the Sprites94 aircraft campaign: 2. Blue jets. Geophys. Res. Lett. 22, 1209–1212 (1995).

by 樂在心中

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