冬天为什么会觉得干燥？| No.234

　　天气逐渐变冷

　　不知道你们那里有没有下雪

　　但比雪花更普遍的是逐渐干燥的天气

　　洗完手过一会儿就会感到皮肤紧绷

　　说一会儿话就觉得口干舌燥

　　（多喝热水）

　　那这到底是为什么呢？

　　难道温度还会影响空气湿度吗？

　　Q1为啥冬天一供暖或者开空调暖风屋里就会很干？by 已经供暖的北方人er

　　答：

　　如果大家经常看天气预报，应该听说过“相对湿度”这个指标：

　　图源：中国天气网

　　如图中所示，相对湿度

　　空气中实际的水汽分压该气温下的饱和水汽压。人的体感干燥程度主要由相对湿度决定：相对湿度越小，空气中水汽离饱和状态越远，人体表的水分越容易蒸发，人就感觉越干燥；相反地，相对湿度越大，人就感觉越湿润。实验测定，人体感到舒适的相对湿度范围约在45%和65%之间。

　　我们在之前的推送中介绍过水的饱和蒸气压随温度升高而升高。那么，对于一个开了暖气的密闭房间，其中水蒸气含量基本是恒定的，随着饱和蒸气压升高，根据上面的公式，相对湿度会降低，人就会感到干燥了。

　　Last but not least，冬天暖气开得最足的华北、东北地区，属于温带季风气候或大陆性气候，冬天在西伯利亚高压的影响下本来就比亚热带地区干燥不少，与上述暖气的效应一叠加，就有了“北方冬天特别干燥”的说法了。

　　参考资料：相对湿度与人体舒适度

　　by Eosia Leaf

　　Q.E.R.

　　Q2为什么泡茶时茶叶是立起来的呢？by 匿名

　　答：

　　茶叶的原料是茶树新生的嫩叶，由叶柄和叶片两部分构成，其背面通常密生茸毛。嫩叶被采摘之后经过炒青、揉捻、干燥等步骤制成干茶。我们把“茶叶为什么会立在水中”这一问题拆分成两部分进行解释。

　　其一，为什么茶叶能够悬浮在水中？这是因为干茶密度与水密度（1g/ml）相近。尽管干茶密度与条索紧实程度（干茶外形）、茶叶老嫩等因素有关，但在一般情况下，其密度与水的密度相近，通常为0.7g/ml-1.2g/ml。因此，一些茶叶会先漂浮在水中，随着不断吸水而渐渐下沉，最后优雅地躺在杯底。

　　其二，为什么茶叶在水中悬浮会呈现“竖立”状态？一方面是因为叶柄密度通常比叶片密度大；另一方面则是叶片背面密生的茸毛在捣乱：水中的气泡会吸附在茸毛上，导致叶片除了受到水的浮力之外还有气泡提供的竖直向上的作用力，同时，密布的茸毛还会降低叶片的吸水的速率。因此，在泡茶时，茶叶通常会以叶片在上、叶柄在下的姿态“立”在水中。

　　参考资料：

　　汤一,《炒青绿茶密度和膨胀率测定方法及其与茶叶等级的关系》

　　赵先明，《干茶密度液体石蜡测定法研究初报》

　　by C&C

　　Q.E.R.

　　Q3为什么自己用牛奶和糖制作雪糕的时候，下面更甜，上面都是冰水渣？by 匿名

　　答：

　　冷却均匀的溶液，最终得到的往往不是均匀的固体，而是多种组分不同的固体的混合物，这种现象称为相分离。要解释相分离现象，就要从热力学中的一个重要概念——吉布斯能说起。

　　热力学告诉我们，等温等压的条件下，物质平衡时总处在吉布斯能最小的状态。换而言之，等温等压下物质有两个倾向，一是减小自己的内能；二是增大自己的混乱程度（就像刚考完期中的我）。但是这两个需求往往是相互冲突的，这时候，温度就扮演了裁判员的角色，温度越低，物质就越倾向于减小内能而非增大混乱程度。

　　用牛奶和糖制作的雪糕原浆，主要是水、蛋白质和糖类的混合物。常温下，物质对增大混乱度的追求占主导地位，这些组分倾向于混合在一起，形成均一稳定的溶液。但温度越来越低时，物质降低内能的意愿越来越强烈，而内能最小倾向于拆散这一混合物，这是因为水分子彼此吸引，排列得越是整齐紧密，内能越低，如果掺杂了蛋白质、糖类这些庞然大物，就会显著破坏晶格结构，使内能升高。所以，在温度足够低时，大量水分子就抛弃了蛋白质和糖类，自己抱团结晶。水结冰后密度减小上浮，在容器上部形成冰水渣，蛋白质和糖类富集在剩下的溶液中，在浓度足够高时裹挟着所剩不多的水分子一同结晶，这就导致了问题中所说的这种现象。

　　by 乐在心中

　　Q.E.R.

　　Q4如果存在一个绝对光滑的平面，胶纸能黏上去吗？by 回灯

　　答：

　　可以，甚至效果会更好。大家生活中应该有这样的经验：透明胶粘在粗糙的墙面上，一撕就下来了，但如果粘在光滑的玻璃窗上，把它扯下来需要的力就大得多。我们日常用的胶带上那层黏糊糊的东西属于压敏型胶粘剂，其成分比较多样，常见的有聚氨酯、聚丙烯酸酯等高分子材料。当你把胶带压到需要粘合的物体（比如我们这个平面）上时，胶粘剂分子与物体表面分子之间的范德华力将胶带紧紧“拉住”在物体表面，胶带就黏在物体上了！

　　图源：贴合原理及粘接技术

　　胶带粘性的主要来源是范德华力，因此无论表面光滑与否都能黏上去。更进一步，如果被粘物表面非常光滑，排列整齐的分子与胶粘剂分子就能达到更近的距离，范德华力的作用更强烈，粘的就更牢了。

　　参考资料：Adhesive

　　by Eosia Leaf

　　Q.E.R.

　　Q5为什么奶粉的小包装袋不透明表面内层铝膜，而豆奶粉的小包装袋却是透明的，并且很薄？by 匿名

　　答：

　　二者的营养成分不同对二者的保存条件有不同的要求。

　　豆粉是大豆经过烘烤和粉碎制成的食品，蛋白质含量很高（脂肪和碳水化合物含量也很高，但我觉得你们可能并不感兴趣

　　），此外还含有极少量维生素，营养成分相对单一。保存也就比较简单，一般密封不受潮即可。

　　而奶粉营养物质就很丰富了，奶粉的制造并不会大量损失原奶中的营养成分，可以保留几乎所有的蛋白质、矿物质（和糖类脂肪），只有维生素B与维生素C会受到明显破坏，但即便如此，其维生素含量仍明显高于豆粉。另一方面，人们往往会在奶粉的生产中添加一些其他营养成分，这就是配方奶粉。

　　美好的事物总是难得，营养丰富的奶粉极易变质，而使其变质的主要就是温度、氧气以及光照。奶粉包装袋做成不透明的样子就是为了避免光照。光照会使奶粉中的乳脂肪氧化，氧化产物积累后又会分解为醛、醇、酮、酸等化合物，这其中的挥发性物质就是奶粉风味异常的主要原因；光照同样会使维生素降解；乳脂肪氧化分解的醛类物质与维生素的降解产物又会与蛋白质作用加快美拉德反应进程，造成奶粉褐变。因此奶粉的生产、运输保存都应避免光照。

　　现有奶粉通常采用金属罐或铝箔复合软包装袋包装。奶粉开罐（或开袋）以后应在一月内食用完毕，保存时应注意在室温下干燥环境中避光密封保存。

　　参考文献：

　　赵春燕. 奶粉包装保质机理及保质期预测[D].江南大学,2011.

　　奶粉的正确保存方式

　　豆粉

　　奶粉

　　by 霜白

　　Q.E.R.

　　Q6为什么很长的粉笔摔在地上会摔成3段？by 啊吧

　　答：

　　如果用更加物理的语言来描述这个问题，我们不妨把这个问题转化为“在外力作用下，为什么细长柱状物体会倾向于断裂成大于两段”。在笔者查阅资料的时候，意外地发现已经有过一批脑洞大开的物理学家研究过这个问题。他们研究的对象是意大利面。

　　像这样的断裂被称为杆状物质的级联断裂现象。事实上，不仅仅是粉笔和意大利面，在奥运会的赛场上也出现过这样的断裂。

　　如果略去所有的物理推导而仅作定性的分析，我们可以将产生这样断裂的原因表述如下。对于杆状物体，显然存在一个阈值。当杆的弯曲程度（我们可以用曲率来表述）超过这个阈值时，则杆会在此点发生断裂。而当一根弯曲的杆达到临界值突然折断时，在断点的曲率会一下变为零而释放能量。释放出的能量就以波的形式在杆内传播，这种波被称为弯曲振动波（flexural waves）而这样的振动波在杆内又会局域性地增加杆的曲率，最终导致若干个点的曲率超过阈值，像雪崩一样引发新的断裂。这就是为什么杆状物体往往不只断裂成两段的原因。

　　参考文献：Why Spaghetti Does Not Break in Half.

　　by zhhjc

　　Q.E.R.

　　Q7假设有两面光滑的镜子，在两镜子中间发射出一束垂直于镜子的光束，然后拿掉光源，那光束还会在吗？by 梓荫

　　答：

　　马上就不在了。或许生活中的这种现象让人以为光可以无限次地反射下去：

　　但其实光在传播和反射过程中都不可避免地会有能量损耗，导致有限次反射后光的能量衰减到0。让我们将这种损耗减到最小，看看会发生什么。按问题中的条件，镜子是光滑的，我们可以不考虑漫反射的影响（如果镜面是凹凸不平的，光会向各个方向反射，可能会离开两镜面之间的空间）。假设将两面镜子之间抽成100%真空以避免空气分子对光的吸收，（事实上绝对的真空是不存在的），用上反射率高达99.9%的镜子（来自美国加州大学伯克利光电、纳米结构与半导体工艺中心），发出一束完全准直的光，那么n次反射后光的能量衰减为原来的

　　，如果原来光的辐射功率为1376 W/m²，光束直径为1mm，经过

　　次反射后()，每秒钟射到镜面的能量已经小于一个可见光光子的能量，这时候这束光几乎已经消失！如果两面镜子相距10m，这个过程只需1.2毫秒！

　　所以为什么反射时光的能量会损失呢？镜子的反光性能主要来自于银、铝等镀层，以镀银层为例，光射到镀银层上银原子吸收光子能量被激发，处于不稳定态的银原子再释放出电磁波，大量原子释放出的电磁波相叠加，这就形成了反射光。然而吸收和释放的能量并不精确相等，有一部分能量被吸收后转化为内能，导致镜子的反射率达不到100%。

　　by Eosia Leaf

　　Q.E.R.

　　Q8为什么秋冬天气冷，却容易被病毒细菌感染呢？by 柑月鲛

　　答：

　　这个问题想必提问者没有说准确，因为秋冬季节更易感染的是呼吸道传播疾病。对于其他传播方式的病毒和细菌，感染能力在不同季节是没有太多差异的，比如艾滋病这种依赖于体液和血液来传播的病毒。

　　秋冬季呼吸道疾病的发病数量会显著上升， 提升的原因是多方面的，这里就列举主要的一些原因：

　　在寒冷的秋冬，大家都会躲在室内，人与人之间的接触会更加频繁和长时间，会显著提高病菌人际传播的效率。并且室外寒冷的空气阻挡了大家开窗通风的动力，进一步减少了空气流通。而在大型商场和办公室，未开启的新风模式的中央空调，更是一个天然的病菌循环扩散器，推动了病菌的传播（军团菌是非常著名的例子）。

　　在大多数地区的秋冬时节，低温是和干燥相伴而行。干燥的空气会让机体的呼吸道粘膜脱水，降低它们的防护作用，提升病菌的气溶胶传播能力，增加感染的可能。

　　秋冬温度低，会更利于病菌的保存和传播。在门把等暴露的表面，病毒会在低温环境中存活更久。请一定记住，低温并不会冻死病菌，尤其是病毒（实验室的细菌冻存于-20℃，病毒则冻存于-80℃甚至液氮）。

　　秋冬更低的紫外线，会降低阳光对病菌的伤害（紫外消毒灭菌是实验室常规灭菌方法）。

　　秋冬更低的紫外线，带来的另外一个方面的影响，就是人体自然合成的维生素D下降（皮肤可以在紫外线的介导下将维生素D的前体转化为维生素D），而维生素D被认为与免疫系统具有相关性。

　　秋冬寒冷的空气会刺激呼吸道，引发流涕、喷嚏等症状，而以流感病毒为代表的呼吸道传播病菌都可以通过飞沫传播。

　　在校园中，传染病更多的爆发在秋冬而不是夏天，主要是因为秋冬要集中上课，而夏季有暑假。大量人员聚集的校园为各种传染病：从呼吸道传播的流感，到手足口病这种混合传播的疾病，都提供了更好传播的条件。

　　所以秋冬季节更易感染呼吸道传播的传染病，那我们只能躺平吗？当然不是，对于流感，每年都会有流感疫苗供大家接种（流感疫苗需要年年接种）；而口罩的佩戴更是降低了传播的能力；当然我们还需要在平时保持健康的身心状态。

　　by 某大型裸猿

　　Q.E.R.