Q1

为什么衣服会越洗越硬？

by 匿名

答：

在回答这道问题前，想问问各位读者水壶里的水垢是怎么形成的呢?

大部分读者应该会回答和钙镁离子有关，这也是衣服洗后变硬的主要原因。洗衣时采用未经过任何处理的自来水(多为硬水，含较多的钙镁化合物)或含硬质较多的洗涤剂，洗衣过程中硬质或是钙、镁离子把洗涤剂中的硬脂酸钠的钠离子置换出来，变成溶解度小的硬脂酸钙和硬脂酸镁小颗粒渗入衣物纤维导致衣服晒干后变硬。此外，随着洗涤次数增加，衣服表面纤维摩擦拉长、相互缠绕，弹性变差。

想要预防衣服变硬，可以尝试安装软水器，较为柔软的衣服少用洗涤剂。

by 草莓熊

Q.E.D.

Q2

距离多远时超新星爆炸才能把手里的土豆片烤熟？

by 匿名

答：

超新星是部分恒星在末期发生剧烈爆炸的阶段，可以释放大量能量。它的持续时间约几周至几年，宋朝观测到的一次超新星持续约八个月，这里我们取典型值（约115.7天）；释放的能量典型值约。[1]

土豆变熟是土豆内淀粉糊化。糊化温度在50~80℃不等，100℃水煮可在5分钟内使土豆变熟。因此我们取能够将土豆烤熟的极限温度在87℃（360K）。[2]

下面我们做几个假设：1、超新星释放能量在时间上均匀，空间上球对称；2、土豆片与外界热交换仅有热辐射一种形式；3、土豆片是一个绝对黑体，满足斯忒藩-玻耳兹曼定律；4、土豆片正对超新星。

这样我们可以建立一个方程：距爆发的超新星R处的能流密度（单位面积上的功率）等于87℃土豆片发出的黑体辐射能流密度的二倍（毕竟土豆片有两个面嘛），也就是，σ是斯忒藩-玻耳兹曼常数。解出，这个距离约等于2.2光年。

这些估算是在我们做出的假设基础上进行的，实际结果可能是一个很大的范围。

参考资料：

[1]超新星

[2]淀粉糊化

by 藏痴

Q.E.D.

Q3

水蒸气的温度最高多少度？

by 匿名

答：

限制水蒸气最高温度的因素在于，高温下水蒸气将分解成氢气和氧气，这个温度大约为4400K。

考虑恒压条件下的水蒸气系统，此时平衡条件是Gibbs自由能取极小。我们想起中学知识，在，一个标准大气压下，有热化学方程式

其中是系统的焓，表示焓变，Gibbs自由能，其中是热力学温度，是系统的熵。在下，反应的熵变是，可得Gibbs自由能的变化是

这说明水蒸气的自由能小于分解得到的氢气和氧气的自由能，水蒸气可以存在。焓和熵都随温度变化，结果是水分解反应的自由能变化随温度减小，实验数据[1]表明，当温度达到4400K时，变为负值，意味着在一个标准大气压下时，水蒸气不能稳定存在，在不同的压强条件下，这个温度会有所差异。

参考资料：

[1]https://janaf.nist.gov/tables/H-064.html

by 利有攸往

Q.E.D.

Q4

弹簧剪短后还有弹力吗？

by 小绿212

答：

弹力是由于物体发生弹性形变而产生，所以有没有弹力取决于在剪短时弹簧有没有受力发生形变。

自然状态下的弹簧剪短时无形变无弹力，而在受力形变状态下，剪短后有要恢复到自然状态的弹力。

根据胡克定律：

(k是弹性系数，x是弹簧的型变量)，结构均匀的弹簧受力处处相等，形变均匀，假设从总长的n处剪断，这段弹簧受力仍是F，形变量也变为nx，根据胡克定律可得

这时候弹力存在，并可以通过以上推导计算出来。

高中物理题目中一般讨论的是轻质弹簧，根据牛顿第二定律：F=ma,m趋近于0，a加速度趋近于∞，恢复时间短到可以看作无弹力，是一种理想模型。

by 深浅

Q.E.D.

Q5

路由器的天线立起或放倒，对WiFi强度有影响吗？

by 🌝🌝

答：

影响手机收到的信号强度。

WiFi信号受频率限制，几乎只能直线传播或不停反射，每反射一次都会有强度损耗。因此从路由器到手机，应该尽可能少地让信号反射。

电动力学告诉我们，天线发出的信号传播方向垂直于天线。而沿天线方向几乎没有信号。因此把天线竖直放置可以让信号的水平传播范围尽可能大。但水平方向可能遮挡较多，信号需要多次反射。如果路由器只有两条天线，那么可以一根水平放置，一根竖直放置；如果路由器天线数较多，可以各个方向都摆一摆，这样信号较为均匀。

by 藏痴

Q.E.D.

Q6

为什么磕鸡蛋时两个鸡蛋相互碰撞只有一个会碎？

by 匿名

答：

正如莱布尼茨所说，“世界上没有两片完全相同的叶子”，也就没有两个完全相同的鸡蛋。

虽然力的作用是相互的，但由于鸡蛋的差异性(蛋壳厚薄、形状等)决定了各自能承受的最大压强，一旦其中一个鸡蛋形成微裂纹致使拱形结构被破坏，相互作用力将急剧下降，另一个鸡蛋就不会碎了。

当然凡事都有例外，生活中绝大多数人磕鸡蛋时鸡蛋的相对运动速度还算是低的，当速度大到一定程度时，你将收获两颗先后破裂的鸡蛋。

by 草莓熊

Q.E.D.

Q7

rep在dna上运行时会踢掉本来附在dna上的阻遏蛋白，从而达到解旋的目的，我想知道这一过程的物理解释，即踢掉这一动作是怎么发生的？

by JT

答：

这个问题比较有意思，提到的是Rep蛋白，但是Rep是原核生物（细菌）的DNA复制组分，限定范围比较小，我们不妨把问题扩展一下，即蛋白是如何与DNA结合与解离的。

结论是蛋白与DNA结合与解离依赖于蛋白自身构象的变化（可以理解为形状变了）。

不是所有的蛋白都可以与DNA进行结合，通常而言，需要蛋白自身带有一段可以与DNA结合的序列即DNA binding domain。结构有很种，比较出名的结构有Helix-turn-helix motif、TATA box-binding protein、Zinc finger protein。

结合在原理上可以分为两类，一类是利用氢键、疏水相互作用将蛋白质的一部分嵌入并结合在DNA的大沟或小沟中（这种可以识别特定的DNA序列），另外一种则是蛋白通过形成特定的形状来结合DNA（依赖于形状而非分子间作用力）。

这种结合由于是依赖于形状和分子间作用力，所以并不难破坏，在体内通过变构就可以实现DNA和蛋白的解离，而变构的原因比较多样：蛋白自身的磷酸化与去磷酸化（真核生物细胞周期调控中最重要的CDK通路）、其他蛋白结合或解离、蛋白其他区域结合ATP或GTP的水解（原核生物DnaA-ATP和DnaA-ADP形式的转变）等等。

DNA与蛋白质在某些时候也会发生共价连接（被认为是DNA损伤的一种），这时蛋白质自身变构已经无法解除这种共价交联，这时会通过将交联蛋白水解来完成修复。

参考资料：

[1]Jayaram & Jain. The Role of Water in Protein-DNA Recognition. 2004. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure

[2]Rohs et al. Origins of Specificity in Protein-DNA Recognition. 2010. Annual Review of Biochemistry

[3]Costa & Diffley. The Initiation of Eukaryotic DNA Replication. 2022. Annual Review of Biochemistry

[4]Weickert & Stingele. DNA–Protein Crosslinks and Their Resolution. 2022. Annual Review of Biochemistry

by 某大型裸猿

Q.E.D.

Q8

能不能用光的干涉让热传导的红外线相消？如果热传导是红外线的话，能不能通过透镜或者反射镜之类的光学器材使热量互相抵消？

by 匿名

答：

有几个问题需要明确。

首先，热传递分为热辐射、热对流和热传导。低温物体的热辐射在红外波段，热传导的微观图像是分子通过碰撞传递动能。所以热传导没有红外线。

其次，两束光发生稳定干涉的条件是相位差稳定，这需要两个光源是相干光源，也就是发光频率相同，初相位的相差恒定。一般而言，每一束光都是由很多束很短的“微光束”组成的，这些微光束的初相位是随机的，所以除非特别制备，随意两个光源几乎100%是非相干光源，发出红外热辐射的物体就在此列。所以两束红外热辐射难以干涉。

第三，光的干涉遵守能量守恒定律。有干涉相消的地方就一定有干涉相长的地方（平常想象的“光线”不满足波动方程的边界条件），所以只能将干涉相消处的局域能量转移到其他位置，而不能在全空间抵消热量。

所以，这几个问题的答案都是“不能”。

by 藏痴

Q.E.D.

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编辑：牧羊

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