糖水結冰以後冰裡有糖嗎

冰棒，

作為夏日必備的解暑良品，

陪伴了我們整個夏季，

而在吃冰棒的過程中，

常常會發現吸得越使勁，

感覺越甜，

這是為什麼呢？

（當然，作為小編，少不得勸勸各位：

夏天快要過去，請你少買冰淇淋，

天涼別再穿短裙，別再那麼淘氣。。）

1

Q

為什麼

溼了

的紙會更容易被撕爛？

by 自然科學愛好者

A

我們曾經在問答No。60Q7中提過造紙的過程，這裡簡單總結一下。首先紙張主要是由纖維（主要是植物纖維，其主要成分為纖維素）和其它固體顆粒物結合而成的多孔性網狀材料。纖維素分子由於親水性，和水分子形成氫鍵，接著脫水處理，最終纖維素分子的羥基之間距離小到足以產生氫鍵，這就是造紙的過程。也就是說紙張的強度來源於纖維素分子之間的氫鍵結合力。那我們向紙張上放水，其過程相當於是破壞了纖維素分子羥基之間的氫鍵，增加了分子間距離，強度自然就變低了！

By Aaron Chen

2

Q

吃冰棒時使勁吸為什麼會感覺更甜一些？

by 十一

A

解釋這個問題需要用到材料領域中“相”的概念。所謂“相”就是體系中物理性質和化學性質完全均勻的部分。純淨水把糖、色素溶解，形成溶液，因為溶液是均一穩定的混合體系，所以這個溶液體系就是一種“相”。可是將溶液凍成冰棒後，冰棒就不是一種相了，至少會有兩種相。這是因為色素和糖在水中的溶解度大，在冰中的溶解度小，將溶液冰凍的時候，溶液中的水大量析出結冰，而色素和糖則基本上留在未結冰的水中，形成高濃度的糖水。糖水存留在疏鬆的冰的空隙中。高濃度的糖水的凝固點比較低，所以它在冰棒中是幾乎以液體的形式存在的。使勁吸一口冰棒的時候，你吸的其實是高濃度的糖水，所以就會覺得更甜了。細心觀察其實可以發現，使勁吸一口，冰棒上的顏色會淡不少，這是你把糖水中的色素也一塊兒吸走了的緣故。

By 重光

3

Q

為什麼人無法穿牆？

by 二次元函式

A

在經典物理中，人之所以無法穿牆是因為牆體會給人一個巨大的推力阻礙人的運動。更專業的說是牆形成的勢壘大於人的動能，因此，人無法穿牆。但是在量子物理中存在量子隧穿，也就是說即便是面對高於動能的勢壘，一個粒子也有一定的機率去穿過勢壘而不是像經典情形中那樣被完全反彈回來。但這是對單個粒子來說的，人是有超多粒子透過極其複雜的相互作用組成的，我們不能把單粒子情形中的結論直接拿來用，原則上我們也可以透過解薛定諤方程來計算人穿牆的機率，但是，顯然目前還沒有人能做到這一點。不過，根據我們的經驗，即便是能做到人穿牆，其機率也是極其小的，畢竟沒有人在實驗中做到這一點。

By Nothing

4

Q

柴油的燃點比汽油低，但為什麼汽油比柴油更容易燃燒？

by 母嬰up—媽咪叔

A

這裡有兩個常用的概念，一個是燃點，指與氧氣充分混合的燃燒物達到持續燃燒所需要的最低溫度；另一個概念叫閃點，指在燃燒物表面行成的燃燒物蒸汽與空氣的混合氣體在遇到明火時一閃即燃的最低溫度，這種一閃即燃的過程叫閃燃，閃燃一燃即滅，當然有時候也可引發持續的燃燒。汽油與柴油的燃點分別為470℃和220℃，閃點汽油小於28℃，柴油大於60℃。汽油和柴油分子的碳原子數分別是4-10與10-22，汽油是輕質油，易揮發，閃點小於28℃，更容易閃燃，而且由於易揮發特性，閃燃後也更易引起持續性的燃燒，相比於柴油閃點高［大於60℃］且不易揮發，汽油更易燃燒。

By 二十三

5

Q

為什麼輪胎大多都是內附尼龍網的空心橡膠的，為什麼不做成實心的？

by 白了個白

A

輪胎的主要材質是橡膠，但其內部因不同用途，作為支撐的材料是不同的，我們生活中常見的輪胎，比如腳踏車，摩托車以及小轎車的輪胎，其對輪胎的承重要求小，用尼龍是可以的，但是對於工程機械或者飛機等，其輪胎內則用鋼絲簾作為支撐，另外輪胎中常用的還有棉線，人造絲。輪胎在最開始是實心橡膠的，在

184

5年，英國人湯姆生髮明瞭充氣輪胎，四十年後的

188

8年英國獸醫鄧祿普用充氣空心胎減震，效果良好，充氣輪胎才開始普及，因此充氣胎的主要功用是減震。現在回過頭來看，似乎除了減震，充氣胎行駛時與地面阻力小，並且在輪胎更換［一般只需要換個殼］，增大與地面的接觸面積等方面都有優勢，而且重量還輕。

By 二十三

6

Q

重力加速度為什麼隨緯度的增加而增大？

by 匿名

A

假設地球是一個標準球體。當地球不轉動的時候，地球任何一處的重力加速度都是一樣的，等於地球對人的引力所能產生的加速度。

（圖片來源：Quora）

但是當地球繞著自轉軸旋轉之後，重力加速度則會隨著緯度變化了。這是因為地球自轉之後，地面上的人也在隨著地球作圓周運動，我們知道，作圓周運動是需要向心力的，而這部分向心力則是由引力的分力提供的。圓周運動所需要的向心力可以用mω

2

R來計算，地球上不同地方的ω一致，而R不同。南北極點是不旋轉的，R=0，所以引力的分力無需提供圓周運動所需要的向心力，重力加速度完全由引力產生，因此南北極點的重力加速度最大。而赤道上的圓周運動半徑最大，所以需要更大的向心力，也就需要更大的引力的分力，這就使得引力的另一個分力（圖中紫色箭頭）所能產生的加速度就小了，而這個加速度就是赤道上的重力加速度。

By 重光

7

Q

我們都知道，當一段普通導體在作切割磁力線運動時，導體會產生感應電流，如果將此導體換成超導體並垂直於磁場方向作運動，此時超導體會產生感應電流嗎？

by 楓

A

第一類超導體的基本特性有兩個：零電阻和完全抗磁性即邁斯納效應。邁斯納效應指的是：施加外磁場時，磁通量將不能進入到超導體內部。如圖所示。

根據麥克斯韋方程組：

，

變化的磁場產生電流，在超導體內部，由於無磁場，也沒有磁場的變化，因此無電流的產生。

根據描述超導體電磁場變化的倫敦方程得到，超導體內部磁場指數衰減，當其穿透深度很小時，對應邁斯納效應。超導體的內部磁感應強度為零，但其表面薄層內可以存在電流和磁場。正是超導體表面的電流的遮蔽作用使得超導體內部和磁場為零。

一種利用磁通俘獲使超導體產生穩定永不衰減的電流的方法如下圖所示：

在超導臨界溫度以上，將超導環置於外磁場中，降低溫度使超導環處於超導態，然後撤去磁場，透過閉合超導環的磁通量將保持不變，被捕獲在超導環內部，超導環內部表面薄層會誘匯出超導電流，維持超導環的磁通量，在沒有外界擾動下，這個電流可以長期存在。

此外，除了第一類超導體之外，還有第二類超導體，第二類超導體中存在著超導和正常態的混合態。在正常態中會有磁場的產生，超導態中則沒有磁場，在這兩個狀態的過渡區的介面，會有快速衰減的超導電流分佈在磁通量周圍。

By Nuor

本期答題團隊：

物理所

Nothing、Aaron Chen、Nuor、重光、二十三

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編輯：不言