牛奶奶三進問答專欄，小可樂何以嗟嘆無緣？| No.158_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-06-07 15:27
原創：中科院物理所
一個圓圓滾滾，一個方方正正；
一個是肥宅必備，一個是健康專屬；
若説沒奇緣，今生偏又遇着他；
若説有奇緣，説沒有就是沒有！
咋就不信呢？
”牛奶“”可樂“一相逢，便產生問題無數！
不信你看！
經濟學：為什麼牛奶裝在方盒子裏可樂卻裝在圓瓶子裏？
哲學：可樂加牛奶是可樂味的牛奶還是牛奶味的可樂？
自然科學：可樂遇到牛奶出現沉澱是什麼原理？
（哎，想不通，還是老老實實看問答吧）
1
Q
為什麼全身表層就嘴巴是鮮紅的呢？
by Nietzsche.
A
皮膚分為表皮組織和真皮組織。表皮是指皮膚表面的皮層，它具有使皮膚免受來自外界因素傷害的作用。表皮下面是真皮層，有很多微細血管和神經分佈在這裏。與其它部位皮膚真皮層的血管相比，嘴唇真皮層的血管分佈更多。同時，嘴唇的表皮特別薄，比較透明，血管透過表皮使嘴唇呈紅色。
但是在缺氧的條件下，嘴唇就不是紅色的了。這是由於血液中紅血球含有的血紅蛋白負責運送氧氣，如果其氧化程度過低，會使血液呈暗黑色。
By 煦天
2
Q
高壓鍋煮飯為什麼快？
by 智胤
A
煮飯的本質是指將食物跟熱源進行熱交換作用，在煮飯時，將水和食物混合加熱，通過水導熱到食物當中，將食物做“熟”。液體沸騰時其沸點是液體飽和蒸氣壓等於外界壓強時的温度。在正常大氣壓下水的沸點是100℃，但是在高壓鍋中，由於人為製造了一個密閉的空間，使得鍋內壓強高於正常大氣壓，從而水的沸點可以超過100℃，因此，水與食物之間導熱更快，煮飯的速度也就更快些了。
By Nuor
3
Q
雨天汽車經過低窪時，為什麼車速快時比緩慢行駛更容易使水濺到路人身上?
by ソ尐様ルδ
A
兩個原因：
1、飛馳的汽車在剛遇到低窪時的運動可近似的看作平拋運動，這時輪胎在一瞬間離開了地面。而輪胎以及減震器中的彈簧由於汽車的重力是一直髮生着變形的，在不和地面接觸時它們會立即恢復原狀，兩者疊加的恢復速度是非常快的，從而會濺出很大的水花飛向四周。這就類似你拿一塊石頭將它拋入水裏會濺起水花，而輪胎的形狀特點使得大量的水花濺向兩側。
2、車速大時，輪胎旋轉迅速，導致附着在車胎上的水以很快的速度被甩出，水滴可到達的範圍變大，如果沒有被車胎擋板擋住，就有可能甩到你身上啦。
By 煦天
4
Q
為啥同樣是烏雲密佈有時候打雷有時間卻不打呢？
by 迷途
A
打雷是由於雷雨雲中正電荷區和負電荷區之間的電場大到一定程度時，兩種電荷要發生中和併發生放電。此時會發射出強烈的光，產生閃電。電的通路上會產生高温，使四周空氣因劇烈受熱而突然膨脹，雲滴也會因高熱而突然汽化膨脹，發生巨大的響聲，這就是雷鳴。同理，當帶電雲層運動時，地面相對應的地方產生感應電荷，若雲層與地面或地面高大物體間距離較小，則雲層與物體間的空氣會被擊穿產生雷電。
通常，大氣是不導電的。打雷需要雲層之間的距離足夠近，此時雲層攜帶的電荷量形成的電場強到足以擊穿空氣。而大氣的擊穿閾值與空氣濕度還有關係。濕度越高越容易被擊穿，這就是為什麼夏季更易打雷的原因。有時會出現只閃電不打雷的現象。這是由於閃電傳播的距離比雷聲的遠。等雷聲傳到我們這裏時已經聽不到了。
所以，打雷光有烏雲是不夠的，還有需要雲層距離足夠近，電荷量足夠大，空氣足夠濕以及打雷處距我們比較近。
By 煦天
5
Q
可樂遇到牛奶出現沉澱是什麼原理？和牛奶里加食用鹽，鹽析蛋白質是一個原理嗎？
by 綦麒
A
牛奶中80%的蛋白質是酪蛋白，酪蛋白在pH值低於4.6時會沉澱。可樂因為配料中含有磷酸，其pH值大約在2.5左右，所以可樂和牛奶混合會使酪蛋白沉澱。這和牛奶里加食用鹽，使蛋白質析出不是一個原理。鹽析現象的解釋要用到膠體的概念。牛奶中含有大量蛋白質顆粒，是一種膠體，其中的酪蛋白顆粒帶負電。膠體之所以能維持穩定，是因為同種膠體粒子所帶電荷相同，有靜電排斥力，膠體粒子不易聚集；並且膠體粒子表面的溶劑化層相當於膠體粒子的“保護傘”，膠體粒子相互靠近時，“保護傘”因擠壓而變形，產生的彈力會使膠體粒子相互遠離。但是向膠體中加入大量無機鹽時，會吸引大量水分子與這些無機鹽離子水合，破壞了膠體離子表面的溶劑化層，並且無機鹽離子會和膠體粒子所帶的電荷中和，在這兩種因素的影響下，膠體就會聚沉，這就是鹽析現象。從上面的分析可以看出，鹽析並不會改變蛋白質的空間結構，蛋白質重新溶解後仍然具有活性，所以鹽析可以用來提純蛋白質。
多説一句，鹽析和銅鹽聚乳是不一樣的，銅離子是重金屬離子，可以和蛋白質形成化學鍵，這樣就破壞了蛋白質原有的結構，使蛋白質變性，這一過程是不可逆的。
By 重光
6
Q
為什麼自由落體運動時物體總是重的一面先落地(假設高度足夠)？如果沒有空氣還會出現這種情況嗎？？
by 匿名
A
如果沒有空氣的存在確實不會出現這種情況，由於物體在做加速運動，我們在非慣性系中考慮問題比較方便。以我們選擇一個兩端裝有兩個重量不同的小球的輕細杆為研究對象。首先假設沒有空氣阻力的存在，我們選擇做自由落體的座標系為參考系，在給兩個小球施加慣性力後我們發現整個系統各處所受重力都被抵消，所以也就不會發生旋轉。
那為什麼有空氣阻力就有旋轉呢，選用和前面相同的模型。這時考慮空氣阻力的作用，同樣選擇一個非慣性系，在這個參考系中模型的質心保持不動，我們把它選為參考點。由於慣性力也正比於質量，所以慣性力和重力使整個體系力矩為零，不發生轉動。對於空氣阻力，儘管兩個小球收到的阻力大小相同，但是兩處阻力對應的力臂不一樣大（重球力臂小，輕球力臂大），所以產生的力矩不一樣大，總效果使輕球向上轉，重球向下轉。最終使得重的一端在下，輕的一端在上。
By Nothing
7
Q
量子力學在實際生活中有哪些應用？
by
A
量子力學看起來很違背常識，高深莫測，但是生活中到處都用到了量子力學原理，毫不誇張的説，如果沒有量子力學就沒有今天的生活。下面列舉一些典型的運用：
1、激光：激光器中的電子受激發躍遷到高能級，高能級的電子在特定光的影響下會集體向低能級躍遷釋放大量光子，從而實現光放大。激光具有高亮度、高單色性、高方向性和高相干性的特點，在實際生活中有大量應用。
2、核磁共振成像：核磁共振成像利用核磁共振來確定物體內原子核的位置和狀態，從而繪製物體內部的結構，在物理、化學和醫學中都有大量應用。具體原理參考問答第136期。
3、太陽能電池：太陽能電池可以將太陽能轉化成電能來獲得清潔能源，太陽能電池可以看做一個PN結，當光照在太陽能電池上時會產生電荷-空穴對，在PN結內建電場的作用下電荷空穴會分離開，這樣當外部電路接通後就會產生電流。
4、計算機：計算機強大的威力眾所周知，它的核心部件是晶體管，而晶體管自身要用到大量半導體材料。對半導體材料性質的研究必須要用到量子力學，不然我們甚至無法區分絕緣體，導體和半導體。
以上所列只是量子力學應用中的冰山一角，有興趣的讀者可以查閲更多資料。
By Nothing
