熟饭能否“煮”成生米？| No.188_风闻
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2020-01-03 13:23
原创：中科院物理所
人们常用
生米煮成熟饭
来比喻事情已经做成
不能再改变
那么，问题来了
熟饭能够“煮”成生米吗？
1
Q
蓝黑墨水为什么会褪色？？
by 复习会计的小朋友
A
墨水实际上是含有色素或染料以及一些辅助性的防腐剂、稳定剂、抗蚀剂的液体，不同种类的墨水使用的色素或染料是不同的，这些不同种类的色素和染料的成分、化学性质也各有不同。色素和染料暴露在空气中就有和空气中的各种物质反应从而失去颜色的可能性，其中最主要的反应物质是强力的氧化剂比如氧气（分子），它能氧化很多染料和色素。
蓝黑墨水在各种颜色的墨水中是非常稳定的了：它主要的成分是鞣酸亚铁和没食子酸亚铁。书写并暴露于空气之后，不稳定的二价铁被氧化，形成鞣酸铁和没食子酸铁让墨水由蓝变黑。鞣酸铁和没食子酸铁虽然都是有机色素，但是化学性质决定了它们很难被空气中的氧气进一步氧化或者由于吸潮褪色。所以经常被用作档案书写。
而有些染料就不那么耐氧化了，比如纯蓝墨水，在空气中暴露的话，其字迹会因为色素氧化而褪色，耐久性就比不上蓝黑墨水。
By Luna
2
Q
人在地面起跳，在起身过程（脚未离地）地面是否对人做功？
by 匿名
A
(以下讨论仅限于地面参考系）这个问题实际上是有些特殊的，在我们日常生活遇到的问题中，比如用手推球让球滚动起来的过程，动量的提供方是手，能量的提供方也是手，动量能量好像必须得同时提供。而在人从地面跳起的过程中，动量的提供者是大地，而能量的提供者是人自己，地面是对人不做功的，所以看起来会有点奇怪——即使我们知道弹起的过程中，接触点没有位移，可以得到地面对人不做功的结论。
在从地面弹起的过程中，大脑通过神经释放电信号，电信号刺激骨骼肌，让特定的骨骼肌开始收缩或松弛，骨骼肌会进行化学反应得到改变状态所需要的能量，而这个状态改变的终点就是腿的伸直和人整体的跳跃。在整个跳跃过程中所使用的能量，全部来自于人自身的化学反应，而不是大地，大地没有提供任何能量。
因为提供能量的是人类自己而不是大地，所以跳跃是可以减肥的哟
。
By Luna
3
Q
生活中常见的静电弧为什么是紫色的?
by 匿名
A
冬天天气干燥，很容易出现身上带静电后在接触物品时发生静电放电的现象。这个时候经常能看到静电放电时的淡紫色的电弧（当然，这种电弧的持续时间很短）。
从原理上看，电弧的产生是因为带静电的物体之间有较高的电压，其间的空气被瞬间击穿，电荷通过电离的空气传导，一瞬间会产生很大的电流。同时，空气被电离后电子处于激发态，跃迁回能量较低态的时候会以光的形式释放能量。
而空气中的大部分成分是氮气，而氮气分子的激发光谱如下：
氮气分子的激发光谱
可以看到在可见光波段氮气分子的激发光谱主要是紫色、蓝色和红色。所以在人眼视觉上看，电弧总体会呈现淡淡的紫色。
By Dannis
4
Q
为什么把电弧拉长能灭弧？
by 匿名
A
电弧的产生与两个电极之间的绝缘介质（常见的比如空气）在强电场下被击穿电离有关。电弧本身满足一个负电阻特性，在电弧维持的过程中，电弧电压随着电弧电流增加呈现单调减小的趋势。（如图所示）
电弧伏安特性曲线，H2为拉长之后的电弧
来源：知乎 @Patrick Zhang
而电弧被拉长后，电弧自身的伏安特性曲线也发生变化，整体位置有一个上移。在同样的电流下，电弧被拉长后，电弧电压升高，相应的电弧温度会降低，被电离的气体的热游离作用减弱，最终使得电弧无法维持而熄灭。
By Dannis
5
Q
熟饭为什么变不成生米？
by 匿名
A
生米煮成熟饭好办，加点水，盖上盖，煮它！但是要让一锅煮好的饭变回生米的状态……（妈妈你听我解释，我晚上要吃饭的！）其实挺难的。
至少在我们日常生活的环境条件下基本可以说是不可能，毕竟谁也不想在吃饭的时候揭开盖发现煮熟的米饭生了。大米中含碳水化合物75%左右，蛋白质7%-8%及其他许多化合物。在煮饭的过程中可能会发生淀粉的吸水膨胀，进而糊化（淀粉的胶束结构全部分离形成淀粉单一分子），或者是蛋白质变性等等，如果想要让熟饭变成生米，意味着要让上述反应全部逆向进行，比如让单一的淀粉分子重新形成胶束结构，让变性的蛋白质复性，但这些反应和变化，在常温常压下是不可逆的，家用电饭煲自然也是没法完成的。
当然，如果找到了一个特殊的条件，也是有可能使这些变化变成可逆的。
By 懒懒的下午三点半
6
Q
同样是饮品，为什么牛奶做的奶酪加热后会融化，而豆浆做的豆腐却不会？
by 匿名
A
奶酪和豆腐，两者的制作过程都是从液态经过一定的处理手段变成固态，可是从液态到固态的背后，可并不都是像水结冰那么简单，这也导致了二者在加热后的不同变化。
制作奶酪的过程和酸奶有些类似，都是对鲜奶进行发酵，奶酪基本可以看做是浓缩发酵的牛奶。对鲜奶进行快速的巴氏消毒后加入发酵剂，使得鲜奶中的乳糖转变为乳酸，当达到适当的酸值时，加入凝乳酶，使奶蛋白质变性形成凝胶状的网络，将脂肪和液体固定在其中，不使之和乳清一起流出，然后将其挤干或用其他办法使之干燥，一块奶酪就基本做好了。当对固态的奶酪进行加热时，凝固的脂肪开始融化，继续加热酪蛋白中的纤维断裂，整个蛋白质结构开始松散，就形成了奶酪的融化，但注意，此处的融化也并不是恢复到鲜奶那样的状态。
而豆腐的制作可不是靠发酵，而是靠破坏胶体稳定性，使胶体粒子聚沉（指向胶体中加入电解质溶液时，加入的阳离子（或阴离子）中和了胶体粒子所带的的电荷，使胶体粒子聚集成较大颗粒，从而形成沉淀从分散系里析出。）形成固体（详情见No.183 Q6）。而加热并不能让聚集的胶体粒子分散成原来的小尺寸，反而会使胶体能量升高，胶粒运动加剧，碰撞更加频繁，减弱胶体的稳定性，导致胶体凝聚。更何况豆腐已经不是发生聚沉的胶体，而是聚沉产生的沉淀物质，因而就不会像奶酪一样变回豆浆那种液体状态。
By 懒懒的下午三点半
7
Q
波轮洗衣机为什么能把衣服洗干净？
by 匿名
A
要想把衣服洗干净光靠去污粉洗涤剂还远远不够，毕竟洗衣服可是一件力气活加技术活，在没有洗衣机的年代没点臂力（bilibili）可洗不干净衣服。电视剧里的古代妇女不都是端着盆带着一个大棒槌，搓揉加上捶打来洗衣服嘛。
波轮洗衣机的原理也是这样，当波轮在电动机带动下做正反方向旋转时，洗涤液在洗衣桶内受到水平方向和垂直方向的两个作用力。由于洗涤液与衣物之间的摩擦力和桶壁与衣物的摩擦，两个力的作用方向与大小均不断变化，从而产生水平和垂直运动着的两个涡流。靠近波轮处的涡流较急，而四周桶壁涡流较平缓，它们的合成作用带动衣物上下左右不停地翻转，使衣物之间、衣物与桶壁之间，在水中进行摩擦和碰撞，在洗涤剂的作用下实现去污清洗。这样反复的机械运动，便产生了类似手工洗衣时的手搓、棒打的洗涤效果，从而达到洗净的目的。
By 懒懒的下午三点半
8
Q
为什么液体放在容器中时，液面会下凹？
by 百川
A
日常生活中常常会看到容器里的液面呈现下凹的状态，仿佛容器壁对其中的液体有一股神奇的力量，这里首先以水和玻璃容器为例进行介绍。
水面在玻璃容器里的凹凸性主要是由水、空气和玻璃间的表面自由能大小决定的，水和玻璃的表面间有夹角，夹住液体的那个夹角称为接触角（90期Q3），如图所示：
根据杨氏方程：σs-g=σs-l+σl-g cosθ，σ表示各相之间的表面自由能，在水和玻璃的情况下，σl-g > σs-g-σs-l，接触角是一个小于90°的角，表明水润湿玻璃，因而平衡状态下各相之间的表面自由能差值就是那股让水面凹陷的神奇力量。
简单来讲，水面的分子一方面会受到液体内部分子的净吸引力（这里包含空气对水分子的作用），表现为水的表面张力，另一方面会受到容器壁分子对表面分子的吸引力，在这里水分子和容器壁内分子的吸引力大于水分子之间的吸引力，分子趋向于向固液界面移动，液面呈现扩散的趋势，也就导致液面在靠近容器壁的部分会高于液面中心，形成液面下凹的现象。
但是，并不是所有液体都能和容器壁相互润湿，如果玻璃杯里装的是水银，那么就会呈现液面上凸的情况，如果是一个石蜡做的杯子，杯中的水面也会呈现上凸的状态。
By 懒懒的下午三点半
