桑拿天裏的你是否也思考過這個問題：人工降雨是怎麼實現的? | No.165_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-07-26 15:16
原創：中科院物理所
炎熱的夏天裏，
要是有一場好雨總是能涼快很多，
但在某些極端天氣下，
有些地方會很長時間不下雨，
這時就需要人工降雨閃亮登場了！
那麼問題來了，
人工降雨是如何實現的呢？
1
Q
手機防窺膜是什麼原理？
by 小陽光
A
説起防窺膜，它和我們生活中常見的百葉窗很類似。百葉窗通過調節葉片轉動和凹凸方向，可以有效阻擋外界視線。手機防窺膜，其本質就是在手機屏幕層裏排布類似“百葉窗”的光柵結構，從而使一定角度的光線無法穿過屏幕。
當然，防窺膜由於選擇透過了部分光線，手機亮度肯定沒有無膜的時候亮。此外，其實很多時候我們自己看手機也不都是90度垂直屏幕，感覺防窺膜也不是特別方便。
By Aaron Chen
2
Q
為什麼功率較小的電風扇（例如台式電風扇），在把插頭拔掉後重新按開關還能轉1～2圈？是因為具有慣性嗎？
by 物理愛好者
A
題主所説的小功率風扇應該是指帶USB接口的風扇。這種風扇在使用的時候一般需要搭配一個起變壓作用的充電頭。由於這種充電頭包含可變壓的元件，這些元件會起到電感，電容的作用。在正常通電工作時，電感會將一部分能量儲存在磁場中，而電容會把能量儲存在電場中。斷電時，原本儲存在磁場和電場中的能量會重新輸入到電路中。因此即便已經斷電了，但是電路中的能量並沒有馬上消失。這時重新按開關的話，風扇還能重新轉幾圈。如果是直接用220v電壓供電的風扇就不會出現這種現象。
By Nothing
3
Q
在炒菜時，當油和葱姜放一起時，為什麼會油花四濺？
by 餃子
A
炒菜時四濺的油花給不少人帶來過心理陰影。油花四濺並不是油自身引起的，罪魁禍首是葱姜上的水。水在正常情況下的沸點是100度，但是油温經常可以達到200度及以上，這時如果有水滴入油中，水滴會在油中迅速沸騰汽化，汽化的水體積迅速膨脹導致油飛出鍋外。
從上面的分析可以看出，防止油花飛濺關鍵是要瀝乾食材上的水分，這樣才能減少濺油。實在不行就帶個面具吧，如下圖。
By Nothing
4
Q
為什麼肥皂等套上網狀袋子後更容易打出泡沫？
by 無名
A
回答這個問題首先需要知道泡沫是什麼。表面科學上對泡沫的定義是：泡沫是氣體分散在液體或固體中的一種分散體系。那麼題目中所説的泡沫則是空氣分散在水中的一種分散體系，其中肥皂作為表面活性劑，可以讓泡沫穩定存在一段時間。泡沫要產生，需要有空氣和肥皂水的共同參與，因為網格袋子有很多小網格，上面存留了許多肥皂水，並且小網格之間有着大量的空氣，這樣使得肥皂水可以和空氣三維立體接觸，有利於產生大量泡沫。而直接在身上塗抹肥皂，肥皂水和空氣相當於是二維接觸，空氣難以進入肥皂水中混合形成氣-液分散體系，也就難產生泡沫了。
By 重光
5
Q
為什麼流了汗會在衣服上析出白色物質，並且在乾濕交界處最為明顯呢？
by 嚶嚶嚶
A
汗液的主要成分是水，約佔總成分的98%到99%，其餘物質為氯化鈉，極少量的尿素、氨和其他鹽類。流了汗之後，隨着汗液的蒸發，汗中的氯化鈉等鹽類達到過飽和，然後析出，粘在了衣服上，就是我們所看見的“白色物質”。至於為什麼在乾濕交界處最為明顯，這是因為剛開始汗液中的氯化鈉等鹽類還未飽和，當被汗液浸濕的衣服邊緣開始乾燥時，氯化鈉只會少量析出，大部分是隨着汗液向汗濕的衣服內側運動，使汗液中的氯化鈉濃度增加。隨着汗液中的氯化鈉慢慢達到飽和，汗濕的衣服邊緣的水分蒸發，氯化鈉就會大量析出，這就體現為乾濕交界處析出大量白色物質。而剩下的汗濕部分也會析出大量氯化鈉，因此仔細觀察會發現，完全乾了衣服上有汗漬的區域邊緣的白色物質少，中間多，並且中間往往一大片都是白色的，形成不同的條紋。
By 重光
6
Q
除了鋰和鈉，第一主族的其他元素也可以用來造電池嗎？
by 我笑了
A
可以的，比如目前有正在研究的鉀離子電池，其正負極材料都還處於實驗室階段。其實就算是第一主族的第一個元素——H（氫），也可以用來造電池，比如目前的氫氧燃料電池，就是氫氣作為負極活性物質，氧氣作為正極活性物質。以鹼性氫氧燃料電池為例，其正負極發生的分別是如下反應：
正極：
負極：
總反應其實就是氫氣和氧氣反應生成水的反應。
要知道，電池是一種能量轉化的器件，將其他能量轉化成電能，所以能實現這個功能的器件都可以叫做電池。對於化學電源來説，只要某一個反應的吉布斯自由能變化小於0，那麼理論上都可以將其設計成一個電池。比如説正負極都是同一種活性物質，但是它們的濃度不一樣，那麼兩者之間就會有能量差，這也可以設計成一種電池，叫做濃差電池。
By 重光
7
Q
為什麼502滴到棉籤上會冒出有刺激性氣味的白煙？
by Ghost
A
502膠是以α－氰基丙烯酸乙酯為主，其本身就稍有刺激性氣味，弱催淚性。這種材料活性很高（存在強吸電子基-CN和R-COO-），因此在微量水、鹼、醇的作用下，都可以瞬間發生陰離子聚合（和OH-產生聚合反應），從而固化。所以我們平時使用502粘東西，其引發劑是空氣中的水蒸氣。而這種聚合反應是放熱的，而放在棉籤上會產生白煙主要就是因為棉籤無論和水還是502膠的接觸面積都很大，也就意味着大量的瞬間放熱的產生。而這種白煙則是受熱的α－氰基丙烯酸乙酯（易揮發）氣體和水蒸氣。
By Aaron Chen
8
Q
飛機播撒碘化銀為什麼會實現人工降雨?
by 夏了茶霏小朋友
A
首先我們要知道，高空中的雲是否下雨，不僅取決於雲中水汽的多少，還和雲中凝結核的含量有關（具體的下雨機理可以參考Q&A No. 111 A4）。於是人們就根據雲的具體情況，分別向雲體播撒致冷劑(如干冰、丙烷等)、結晶劑(如碘化銀、碘化鉛、硫化亞鐵等)、吸濕劑(食鹽、尿素、氯化鈣)和水霧等。主要方式有兩種，一是飛機播撒冷卻劑或催化劑，二是向雲層開炮或發射火箭。
當然題主問的撒播碘化銀，主要是將細粉末的碘化銀撒進雲層中，相當於增加凝結核的數量並干擾雲中氣流，從而有利於小水珠增大，改變浮力平衡，此時上升氣流不再能承受住水珠的漂浮，就形成了降雨。。
當然其實隨着科學的發展，人工降雨也有了不少新的方式，如高壓電技術（產生等離子體），靜電催化（人工降雨消除霧霾），細菌技術等。這裏就不一一探討了，有興趣的小夥伴可以自行前往瞭解。
By Aaron Chen