可以通過喝冰水來消耗熱量減肥嗎？| No.244_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2021-02-05 16:53
對一部分人來説
減肥可以説是非常令人困擾的事情
為了減肥人們總是能想出各種辦法
腦洞大開的讀者們又想到
我們喝了冰水身體需要將其加熱至體温
這個過程中肯定要消耗能量
那能不能通過這種方法來減肥呢？
（肥宅快樂水：我又可以了！）
Q1為什麼下雨天鞋底濕的時候走在地板上會有咕嘰咕嘰的聲音？by 物理低手
答：一種可能的原因是鞋子底部的橡膠縫隙可以吸水。在落腳時，橡膠受到了擠壓會將縫隙中的水擠出，在抬腳時，橡膠復原並重新吸水。這種通過不停的吸水排水的過程發出的聲音應該與穿塑料(海綿)拖鞋洗完澡後走在地板上的聲音一致。
另一方面，我們在日常生活中見過這樣的現象：穿着鞋子在光滑的地板上摩擦會發出尖鋭的“吱吱”聲(比如籃球場上會經常出現這樣的聲音)。這種“吱吱”聲產生的原因與一種稱為粘滑的現象有關。簡單來説就是由於靜摩擦係數比滑動摩擦係數大，我們對鞋底橡膠這個較硬的彈簧施加向前的推力時，會出現以下現象：當彈簧彈力突破靜摩擦力時，鞋底開始滑動，摩擦力從靜摩擦陡降為滑動摩擦，於是鞋底會獲得一個較大的加速，彈簧因此得到舒張，彈力減小直到不足以克服滑動摩擦，繼而鞋底會減速至停止，但此時驅動並未停止，於是彈簧會重新壓縮進入新一輪的運動。
示意圖：V是驅動，R是系統中的彈簧，M是載荷。圖片來源：參考資料[1]因此我們在抬腳時，鞋子在地面上經歷了粘住-滑動-粘住-滑動……等循環往復的過程。這就相當於對地面施加了一個週期性的力，當這個力的頻率接近地面的固有頻率時就會引起共振而產生尖鋭的響聲。水則會影響鞋底與地面的靜摩擦和動摩擦，當鞋底橡膠處於粘滯狀態時，水已被壓出，而在滑動狀態下，水起着潤滑劑的作用。所以在水的作用下，靜摩擦力和動摩擦力的差別要大得多，這使得粘滑效應更加明顯，“吱吱”的噪音也更大。
所以下雨天鞋底濕的時候走在地板上發出“咕嘰咕嘰”的聲音可能是上面兩種現象的疊加吧。
參考資料：
[2] How is the squeaking sound produced, if you rub a finger over a wet, smooth, solid surface?
[3] Why do you hear an acute sound when you rub your shoe on the floor?
by John Watson
Q.E.R.
Q2我們擁有視覺所以我們能看到，我們擁有嗅覺所以我們能聞到，那麼是不是説我們身邊還存在着別的東西，只是我們沒有對應的感官所以未曾察覺？by qqf_
答：當然是有的，我們身處在電磁波的海洋中卻不能自覺。你的手機時時刻刻都以無線電波與基站交流，然而你卻只能對屏幕中發出的可見光長吁短嘆。從香蕉到燃料鈾，無數的原子核在衰變中釋放各種粒子，你卻只能聽到蓋革計數器中的噠噠聲。
人類的感受器其實極為有限，只能對有限範圍內的有限刺激做出響應。其實大多數動物的感受器都是比較有限和相似的，因為大家都是起源於相同的祖先。不過由於適應環境的特化，部分動物有着相對於人更敏鋭或更遲鈍的感官。例如視覺，鳥類普遍可以識別比人類更為豐富的色彩，而狗則是缺失一種視錐細胞的色盲。
不過我們可以通過工具彌補感官上的短板，捕捉自然界豐富的信息。曾經的無法感知，如今也漸漸不再是困擾了。
by 某大型裸猿
Q.E.R.
Q3喝冰水時，人體要給水加熱，那麼就用要消耗能量，那麼喝冰水是不是能減肥？by wyd
答：答案或許有些令人失望，因為並不能通過喝冰水來完成減肥這一偉大事業。首先明確一下營養學中常用的計量單位：卡路里和大卡。1 個大氣壓下，使1 克水上升 1°C 所吸收的熱量稱為 1 cal（1個卡路里），那麼1 千克水上升 1°C 所吸收的熱量為 1000 cal（1000 卡，也叫1 個大卡）。這樣我們就可以估算出喝冰水所需要的熱量，假如我們喝了 1 升的冰水（約等於 0°C），將這部分液體加熱到正常體液温度（約等於 37°C），可以得到人體需要提供的熱量是 37 大卡。那這樣的能量消耗是個什麼概念呢，米飯每 100 克的熱量是 116 大卡，成年人正常每天熱量攝取大致應為 2000 大卡以上，因而喝了這麼大杯的冰水對於能量消耗僅僅是 2% 左右。
人體一天中熱量消耗方式主要有：基礎代謝消耗（人體維持最基本的生理活動所需要的熱量，成年男性大概為 1400 大卡）、運動消耗和食物熱效應（由於進食引起的熱量消耗，約為基礎代謝 10%）。成功的減肥就是要消耗的熱量大於攝入的熱量，可以一方面要主動控制熱量攝入，抵抗高熱量食物誘惑；另一方面要增加熱量消耗，從上面可以看出運動消耗這部分是可以主動控制。成人慢走一小時消耗 200-300 大卡，可見加熱冰水消耗的熱量是遠遠不及一般運動消耗的。
此外，冰水進入消化道後引起身體的體温控制反應，使得在很快（20 分鐘左右）消化道內温度穩定後，温度變化幅度遠遠小於直接熱傳遞導致的温度變化。鑑於人體基礎代謝能量中大部分用來維持體温恆定，因而喝大量冰水會導致身體額外的負擔，對於身體其他的正常生理活動造成不必要影響，不利於身體健康。因而還是建議大家多喝熱水，適量運動。
參考資料：
[1]食物熱效應
by yrLewis
Q.E.R.
Q4隔空充電（不是指市面上的無線充電）的原理是什麼？靠譜嗎？by 外星人不戴帽子
答：隔空充電這項技術還是靠譜的，但短時間內可能還買不到相應設備。
隔空充電這項技術可不是未來科技，它其實是一項成熟技術，某牙膏廠早些年就有相應原型了，充電功率可以做到60w。
隔空充電技術主要通過電磁波來實現充電器與接受器的能量轉移。也就是微波輸電，其主要使用輻射組件陣列組建相控陣天線實現電磁波的波束賦形，定向地將電磁波發射給接收設備的接受整流天線，接收設備收集到能量後轉換為直流電，完成輸電。
現在的輻射組件很小，因此我們可以集成多個輻射組件，組成一個相控陣天線，所謂相控陣天線，是指通過控制陣列天線中輻射組件饋電相位來改變方向圖波束指向的一類陣列天線。利用相控陣天線，可以實現對空間的快速掃描，其在軍事上已經有非常成熟的應用了。至於波束賦形，就是利用輻射組件實現電磁波在某方向的相干相長，得到該方向的強電磁波信號。這兩項技術結合，充電設備就可以快速掃描，確定方向後，將強電磁波束定向發射到接收設備。
這些技術與現在的5G基站類似，只不過基站主要為了實現信息傳輸，而這裏是能量轉移。你看，這技術你都懂是吧
但我們想用上高大上的隔空充電技術仍有許多問題需要解決。
首先是充電效率，隔空充電的充電效率（DC to DC）樂觀估計，也就是10%左右，相對於現在的無線充電（50%左右，充電線圈嚴格對準還可以繼續提高）實在太低，換句話説，充電器功耗恐怕不低，這不環保
；再有電磁波衰減的問題，電磁波的衰減可能會極大地限制充電距離，想要實現一個房間的充電恐怕需要數個充電器；還有充電器天線與接收器天線的方向問題，理論上，如果發射天線與接受天線相垂直，那輸電將無法完成。還有充電設備的位置、成本、障礙物、充電功率、使用場景等其他問題。
總的來説，隔空充電無疑是我們希望的最理想的充電方式，但短時間內其可能還無法大面積普及。
參考資料：
by 霜白
Q.E.R.
Q5在沒有電阻的情況下，沒有電壓是否可以有電流？by wyd
答：可以。很容易想到的一個例子，一個超導環，在高於温度時垂直於環外加磁場，降低温度至超導轉變温度以下，此時環具有了超導性，撤去外加磁場，閉合迴路中的總磁通要保持不變，超導環中會產生電流，以抵消撤去磁場帶來的影響。這裏電流是單位時間內經過導體某一截面的電量，在超導環中，因為具有零電阻的特性，電流可以持續存在而不發生衰減。電壓為在單位電荷在兩點之間移動所做的功，超導環中電荷的移動並沒有做功。因此超導環是沒有電阻的情況下，沒有電壓可以存在電流。從歐姆定律的角度出發，U=IR，在電阻為零的情況下，不管電流的數值，電壓為零。
有人提出不同的看法，超導體可以在沒有電壓的情況下維持電流，但是最初超導環中電流的產生需要“勉勵電壓”（撤去磁場時磁場的變化會帶來電壓的出現）。
參考文獻：
by jita
Q.E.R.
Q6在黑玻璃上滴三滴水，用水彩筆染色，草綠筆染過的水滴呈藍綠色，粉紅筆染過的水滴呈草綠色，紫筆染過的水滴呈橘黃色，為什麼？by 胡杰
答：這是色素的熒光現象。我們看到的塗在白紙上的染料顏色，實際上是白光經紙面反射，部分色光被染料選擇性吸收後剩下的顏色（如圖一）。
實際上，當某種顏色（頻率）的入射光被染料吸收時，染料分子會被激發到高能態，被吸收的能量一部分通過分子間的碰撞轉化為熱能，另一部分依然以光子的形式被髮射出去，後一種能量的耗散形式被稱為熒光。依照熒光頻率與入射光頻率的關係，分子的熒光被分為共振熒光（頻率與入射光相同）和非共振熒光（頻率與入射光不同，頻率低於入射光的稱為斯托克斯熒光，反之則稱為反斯托克斯熒光），多數染料分子的熒光光譜以共振熒光為主。
當光照在黑色玻璃表面的有色液滴上時，先是穿過染料層，將沿途的染料分子激發，隨即射入黑色玻璃，幾乎完全被吸收而不發生反射（取液滴的折射率為1.33，玻璃的折射率為1.5，可以估算出界面上的光強反射率約為0.4%）。因此人眼看到的顏色是染料分子退激發時發出的熒光，由於熒光光譜以共振熒光為主，液滴呈現出的顏色就是染料分子吸收的色光顏色，也即染料顏色的互補色。因此草綠色染料顯現的顏色偏藍，粉紅色染料顯現的顏色偏綠，紫色染料呈現的顏色偏橙。當然，顯現出的顏色並非恰好為染料顏色的補色，這與玻璃表面的反射、染料分子發射的非共振熒光和人眼對不同色光的感知能力都有關。
by 樂在心中
Q.E.R.
Q8對比攝像頭，人眼分辨率或者像素是多少？by 匿名
答：首先我們必須明確，簡單粗暴地套用像素來描述人眼是不科學的。
我們先來看一下什麼是像素，像素是圖像中的一個不可分割的最小單位，其只有一個顏色。
而在人眼中，負責感光的則是視杆細胞與視錐細胞。其中視錐細胞可以感受強光和顏色，在黃斑中央凹處全是視錐細胞；而視杆細胞則對光線的強弱反應非常敏感，對不同顏色光波反應不敏感，主要分佈在視網膜周邊部。人眼中約有1.2億個視杆細胞，而視錐細胞則只有600~800萬個。
而上述感光細胞相當於多少像素就不太好説了。因為人眼本來也就不能用像素定義。
有人簡單粗暴地將每個感光細胞看作一個像素點，得出人眼約有1.2億像素的結論；有人認為視杆細胞不能視色，而像素是有顏色的，因此認為人眼只有約700萬像素，即視錐細胞的數量；還有人認為人眼是動態的，應按照其空間分辨能力劃分。即人眼能分辨間隔0.01度的細線，因此認為人眼的單個像素寬度為0.005度，假設人眼可視角度為水平120度，垂直60度，得出人雙眼成像有5.76億像素的結論。
但我們一定要清楚，像素的概念一般是用在圖像或顯示器，而這兩者其實都是靜態的，但人眼成像更像是掃描的，因此，無論你説人眼是多少像素我認為都是不科學的。
事實上，人眼成像過程非常複雜，大腦的參與同樣至關重要。由於視錐細胞集中在黃斑，也就是視線焦點處。因此，人眼對於視線焦點處的色彩信息掌握最為充分，而對於非焦點區域，就只能靠大腦來“處理”了。而人眼對焦極快，可以快速對焦到你想要看到的地方，因此彷彿可以將看見的景色盡收眼底。
參考資料：
by 霜白