Q1
冰山海面下的冰為什麼不會融化？
by 波音
答：
極地積年雨雪結成的冰川由於自身重力的原因往四周擴展，達到海平面附近時，受海水浮力的影響發生局部斷裂，形成漂浮在海面上的冰山，冰山是淡水。
極地附近的冰山難以融化主要包括以下幾個方面的原因。首先冰山的熔點是0℃，而周圍的海水由於含鹽所以冰點低於0℃。極地附近的海水溫度會隨著季節變化，一年中大部分時間裡海水溫度是0℃以下，而高溫時也不過2~3℃，極地很多地方年平均海上溫度低於0℃，因此冰山除了本身就難以融化以外，也會交替經歷融化和凝固過程；其次冰山往往很大，比表面積小，熱交換作用很小，大部分還都在海平面以下，在海平面1km以下的海水溫度變化是很小的，基本上就0℃附近，因此海平面以下的冰山就更難以融化了。
參考資料：
孫洪亮.南極長城灣底層海水溫度季節變化特徵分析[J].南極研究,1992(04):109-113.
by Alan
Q.E.R.
Q2
初中上物理課時老師說滿滿一碗水上漂著一塊冰，冰化了水是不會溢出的。根據這條原理，冰山融化還是海平面上升的原因嗎？
by 微風
答：
題目說明的是阿基米德原理，但要注意，碗裡的水和冰融化後的水是一樣的。海水和冰山可不是這樣，海水是鹽水，冰山是淡水，海平面上漂浮的冰山融化時，水平面實際會上升。可以這樣思考，冰山在海平面下的體積為
，所以體積為
的海水質量=冰山的質量=冰山融化得到的淡水的質量，因為淡水密度小於海水密度，所以融化得到的淡水體積大於
，這些淡水除了填補冰山在海平面以下的
，多出來的部分導致海平面上升。
當然要說明的是，這種漂浮冰山導致的海平面上升微乎其微，真正會使海平面上升的是格陵蘭島和南極大陸上的冰川，它們沒有漂浮在海平面上而是在陸地上，融化後全部用來增加海平面。這兩個地方的陸地面積佔地球總面積的1/30還多，冰川平均高度2000m左右，顯然，全部融化以後可以使海平面上升60m以上。
順便一提的是，全球變暖導致冰川融化以外，也會導致海水膨脹，這也是海平面升高的原因之一。
參考資料：
[1] Peter D. Noerdlinger, Kay R. Brower, The melting of floating ice raises the ocean level, Geophysical Journal International, Volume 170, Issue 1, July 2007, Pages 145–150
[2]海平面
by Alan
Q.E.R.
Q3
空調上的溫度是什麼意思？冬天開26℃怎麼不暖？
by 匿名
答：
空調上顯示的溫度一般指的是設定的目標溫度，即希望室內達到的溫度，並不是當前室內的溫度。冬天開26°C時，室內的溫度並沒有達到26°C，空調在制熱模式下，加熱室內溫度到設定溫度時才會停止加熱；如果當前室內溫度高於設定的目標溫度，空調同樣也會停止加熱。凡事總有例外，有的老式空調只有在自動模式下，自動調整加熱或製冷使室內溫度趨向於目標溫度，而在製冷模式下卻一直最大功率製冷，在制熱模式下一直最大功率制熱，這時設定的目標溫度無效（小編家裡曾經就有一臺這樣的空調，汗）。空調的製冷是利用製冷劑氣體和液相的強制轉換和相變的循環，實現熱量從室內到室外的“搬運”，而制熱模式一般是反轉這個循環（要比單純的電阻加熱能量效率高得多），實現冬天室內的加熱。
來源：參考文獻1
室內所能夠到達的溫度，與室外溫度、房間大小、房間密封性、保溫性、空調的質量、空調的大小、人員的流動情況等有關。冬天空調開26°C，對北方的寒冬來說，室內室外溫差有些過大了。假設其他條件不變，室內室外的溫差越大，單位時間通過牆壁窗戶門等從室內流向室外的熱量越大，要維持住溫度，空調產熱的效率要提高，但是空調的制熱效率是有極限的，溫差過大，空調難以將室內實際溫度維持在目標溫度，經過一段時間後，熱量的散失和空調的制熱達到平衡，這時室內實際溫度將會在目標溫度之下，這就是為什麼有時冬天開26°C時卻感覺不暖的原因。當然，在健康和節能方面考慮，冬天室內室外溫差不要過大。
參考文獻：
空調
空調最高制熱多少度？
by jita
Q.E.R.
Q4
碘遇澱粉變藍，變藍的到底是碘還是澱粉？
by 匿名
答：
澱粉遇碘變藍是因為澱粉可以與碘分子形成絡合物，而不是單獨的碘分子或是澱粉變藍。
澱粉是一種常見的碳水化合物，由成百上千的葡萄糖分子聚合而成。根據葡萄糖單元連接方式的不同可以將澱粉分為直鏈澱粉和支鏈澱粉。直鏈澱粉並不是一根長鏈，而是約六個葡萄糖單元盤旋一圈，形成一個螺旋。碘分子恰好可以被束縛在這個螺旋內，從而形成如下圖所示的絡合物
澱粉與碘形成絡合物示意圖[1]
直鏈澱粉和碘形成的絡合物後可以選擇性吸收特定波長的可見光，未被吸收的光組合後呈現藍色，就是我們觀察到加入澱粉後碘溶液的顏色。
參考文獻：
[1]. 邢其毅, 徐瑞秋. 基礎有機化學(第二版) (上冊)[M]. 高等教育出版社, 1983，998-999.
by 觀山不易
Q.E.R.
Q5
我們知道，如果在易拉罐中加入冰塊後加入鹽，不久後易拉罐底會有白霜；那如果不加鹽只加冰塊，易拉罐底只可能是水珠而不是白霜嗎？
by 匿名
答：
先說結論，只加冰塊從理論上是可以產生白霜的，但實踐起來難度要比加鹽更大。
我們首先需要知道，為什麼易拉罐底會產生白霜，為此我們需要一張水的三相圖。
圖中紅色的曲線叫做昇華線，如果水的狀態從紅線的右下方到左上方，則會發生凝華現象，也就可以形成白霜了。
想要空氣中的水蒸氣結成霜，則需要將易拉罐的溫度降到273.16K（0.01℃）以下，那麼罐中冰的溫度則需要比0.01℃更低。我們知道，如果冰融化形成冰水混合物，其溫度在0℃左右，這樣的溫度是達不到要求的。
所以，為了降溫，我們有兩種辦法。
第一種，降低冰水混合物的溫度，即加入鹽。因為罐中只會有少量融化的水，一勺鹽就足以使其達到飽和狀態，而飽和食鹽水的凝固點大約在-20℃左右，高於該溫度的冰會融化，使得易拉罐的溫度降到0℃以下，也就可以達到要求了。
第二種，降低冰的溫度，使得其在融化之前就完成降溫。但冰的比熱容只有2.1kJ/(kg·℃)，而冰的熔化熱為334kJ/kg，所以冰依靠升溫吸收的熱量要遠遠小於依靠熔化收的熱量，即為了達到和加鹽同樣的效果，所需冰塊的溫度會更低。
其次，能否發生凝華現象還和蒸氣壓有關。從紅色的曲線可以看出，蒸氣壓越小，所需溫度也更低。所以如果環境過於乾燥，不光憑藉上述兩種辦法都不能看到白霜，而且連水珠也看不見。（空氣如果幹燥成這樣，你也不會拿僅有的水凍成冰來進行這個實驗了吧）
by whyerror
Q.E.R.
Q6
植物細胞為什麼有的怕凍，有的在零下幾十度的東北卻不怕凍，細胞內有防凍液嗎？
by 匿名
答：
通常低溫對植物的傷害可以分為冷害和凍害，冷害發生在冰點以上，此時植物在低溫環境中，細胞中含有的各種酶的活性降低，植物無法進行正常的生理活動；而凍害則發生在冰點以下，當細胞內的水結冰後，無數小冰晶就像小刀子一樣會把細胞的細胞膜細胞器破壞得一塌糊塗，給植物造成嚴重傷害。生活在低溫環境中的植物經過漫長自然選擇，幾乎每種植物都有自己獨特的抗寒絕活，這裡只能簡單介紹幾種常見的方式。
（1）幾乎所有植物都會在冬天進入潛伏期，主要是降低自己體內自由水的含量，降低代謝，此時植物細胞體內的滲透壓上升，“溶液”的濃度上升，冰點下降，從這個角度看，可以說細胞內是有防凍液的。
（2）一些植物中含有一種神奇的蛋白質，植物抗凍蛋白，這種蛋白可以通過一些特殊的方式抑制細胞內冰晶的形成，降低植物細胞內液體的冰點，同時並不影響液體的熔點。從這點看，植物細胞內不僅有防凍液，還很高級。
（3）同樣一些植物冬天會自動落葉，減少水分蒸發；或者演化出易於抗寒的結構，如植物長成墊子狀，長出保溫的絨毛等，不過這些就跟防凍液關係不大了。
參考資料：
[1]植物是如何被凍死的？
[2]植物是如何抗寒的？
[3]黃福貞, 韓花翠, 曾曉林. 植物抗凍蛋白及其應用[J]. 生物學教學, 2000, 000(012):P.
by 前進四
Q.E.R.
Q7
絕緣體能否有金屬光澤？
by 匿名
答：
在嘗試解答這個問題之前我們需要捋一下為啥金屬會有所謂的金屬光澤？首先，金屬中的電子以自由電子氣的方式存在，這時頻率
的電磁波均無法在金屬介質中傳播，於是金屬對這樣的電磁波有較高的反射率。當電磁波的頻率高於
時，金屬則變得透明起來，形象地理解就是電磁波的頻率太高，以至於電子的振盪完全跟不上電磁波的振盪，在電磁波“看來”，電子彷彿靜止一般，因而無法對電磁波產生有效阻攔，電磁波也因此可以“暢通無阻”地通過金屬。一般而言，這個截止頻率
位於紫外波段，所以通常金屬都可以反射可見光。其次，金屬的表面經過拋光後可以變得非常平整，故而在表面處能夠發生鏡面反射，可以集中反射大量的光，從而產生“金屬光澤”。
一般而言，含有大量自由電子的材料都可能具有金屬光澤，絕緣體屬於非常缺乏自由電子的材料，但這並不意味著絕緣體就沒法有“金屬光澤”。另一方面，從能帶的角度考慮的話，金屬屬於無帶隙材料，其價帶電子可以通過吸收各種頻率的光子躍遷到導帶並退激輻射出光子，形成反射光。對於帶隙較大的絕緣體材料，其可能無法吸收可見光波段的光子，於是材料看起來就是透明的，自然也沒有金屬光澤。但是對於帶隙較小的絕緣體(半導體)，它們也可以吸收可見光波段的光子並原封不動地釋放出來，所以一些表面光滑平整的絕緣體(半導體)看起來也會有金屬光澤。
黃鐵礦 FeS₂
單晶硅
參考資料：
[1]金屬為什麼有金屬光澤？
[2]為什麼很多硫化物的礦石有金屬光澤呢？
by John Watson
Q.E.R.
Q8
可以介紹下油氣輸送管道中靜電產生原理麼？
by 匿名
答：
我們都曾聽說過，絲綢與玻璃摩擦、毛皮摩擦硬橡膠可以產生大量的靜電，不同材料分離時，一種材料獲得正電荷，另一種材料獲得相等的負電荷，它們的產生是由於摩擦起電效應。生活中我們遇到的大多數靜電的產生是由於摩擦起電，所產生電荷的極性和強度根據材料、表面粗糙度、溫度、應變等屬性而有所不同。
來源：參考文獻2
摩擦起電效應廣泛地存在於固-固接觸和固-液接觸兩種場景。固-固接觸中靜電的產生機制存在一定爭論，可能的機制有電子轉移（電子雲的重疊導致能壘降低）、離子轉移和物質轉移，有研究認為固體和固體接觸時，電子轉移為主要的摩擦起電機制，摩擦並不是必須的，但摩擦帶來的粘附現象，大大加劇了電子或電荷的轉移。液固接觸時，電子轉移和離子轉移同時存在於液固界面。
油氣輸運管道是固液接觸產生的靜電，特別是低電導率（50 pS/m以下）的流體在流經管道時會產生“充電”，電導率高於50 pS/m的流體可以認為不受到電荷影響；流速越大、管徑越大，產生的電荷就越多，限制流體的速度可以控制電荷的產生。防止電荷的積累，可以採用接地，對於電導率低於10 pS/m的流體，可能需要抗靜電添加劑。
參考文獻：
靜電
摩擦電效應
接觸帶電
by jita
Q.E.R.
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本期答題團隊Alan、jita、觀山不易、whyerror、前進四、John Watson
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編輯：他和貓
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