瓶盖如何防止饮料被微生物乱入？| No.283
中科院物理所官方账号我经常感觉
快乐水可以更有气
我想一定是因为
瓶盖只靠螺纹固定
密封不好
那瓶盖的螺纹真的能密封好
不漏气也不让微生物侵入吗？
Q1
为什么冬天眼睛不觉得冷？by SHINING
答：因为眼球上没有温度感受器。
人体对温度的感觉来源于皮肤及内脏器官中的温度感受器。当温度升高时，热感受器兴奋；当温度降低时，则冷感受器兴奋，兴奋信号通过神经传递到大脑就形成了冷热的感觉。人的眼球上只有触觉和痛觉的神经，没有温度感受器和传导温度感觉的神经。而且角膜和巩膜是几乎没有血管的透明组织，相当于一层保护膜，再加上眼球外的一层眼皮，眨眨眼都能减少热量损失，所以眼睛的温度比完全暴露的皮肤表面更高，气温再低也不会觉得冷。
参考资料：
by 荔枝果冻
Q.E.D.
Q2
罐装、盒装的饮料与外界环境完全隔离，内部食品/饮料不怕外界微生物侵入繁殖，这个很好理解；为什么瓶装的饮料（除了纯净水/矿泉水），富含糖分、蛋白质、脂肪等营养物，为什么那个一拧就开的瓶盖可以阻隔外界微生物的侵入，保证内里饮料的干净？by 匿名
答：瓶盖就是利用自身九曲十八弯的螺纹形状令微生物难以直接进入（原理类似于巴斯德做的鹅颈瓶实验）。除此之外，瓶盖自身的密封性也是很高的。如果拧紧瓶盖，瓶子是很难被压瘪的，这就是气密性好的体现。
为什么瓶盖能做到这么好的密封效果？秘诀还是在于螺纹。我们只需要在水平方向上稍稍用力，就能拧紧或拧开瓶盖。而瓶子里的东西可不这么聪明，它们只会沿垂直方向给瓶盖施力。但是，倾斜的螺纹会使拧盖时水平方向所需的力远小于垂直方向。你可以想象在一个很缓的坡上滚动铁球，这时你只需要在水平方向上稍微用力，就能“推”动小球向上滚。但反过来，如果想单纯靠竖直方向上的力“提”动铁球，那就很难了。拧螺丝也是一个道理。这其实就是力的矢量分解。
当然，如果你注意过保温杯的瓶盖，会发现它在螺纹端口加上了软胶制成的密封圈。这样在螺口咬合时能增大贴合面积，使密封效果更好。
by 牧鱼
Q.E.D.
Q3
为什么酒精饮料没有塑料瓶装的？by 小邓博
答：首先回答题者，目前市场上已经是有塑料瓶装的酒精饮料了，即PET（聚脂）塑料材质的塑料瓶。对于酒精饮料，里面的成分非常复杂，含有大量的各种有机物质，包括酒精，酯类，醛类成分等，而塑料的成分也是属于有机材料，很多成分甚至和白酒里面有相似的结构，如果将白酒装在塑料瓶里面，会使得塑料的部分成分溶解在酒里面[1]，如而对于市场上常见的聚乙烯塑料材质的塑料瓶，由于聚乙烯的单体不溶于水,但溶于酒精（难溶），所以不适用于储存酒精饮料，而对于PET，它是一种新型的高分子聚脂材料，分子结构更加稳定，不会和酒精中的有机物互相影响，所以可以一定程度上的替代玻璃瓶来进行储存酒精饮料。
那为什么我们现在还是很难见到塑料瓶装的酒精饮料呐,还有一个我们消费者比较关注的原因——长时间保持其原有口感，塑料对于氧气和二氧化碳的渗透性比玻璃强，而酒精饮料一旦接触过多氧气，其里面的有机物就会变质，口感也相应的降低。所以我们日常生活中见到的还是玻璃瓶多一点。
参考文献：
by just_iu
Q.E.D.
Q4
光的振幅决定光的强弱吗？by 啦啦啦啦啦啦啦
答：是，但不完全是。
光学上用“光强”这个物理量描述光的强弱（直白到不能再直白了对吧，晦涩的马上就来），其定义是单位面积上的光功率（单位时间落在单位面积上的能量），用I表示。光强的一般表达式为I＝c·ε/(2n)·E²［1］，其中，c是真空光速，ε和n是与介质有关的常数，E指电磁波中电分量的振幅。如果改用磁振幅，光强也有类似的表达式。可见，光强与介质种类和光的振幅有关。但是，如果我们只关心真空或者空气中的光强（这是一种很普遍的情况），那么光强就由光振幅完全确定。
参考文献：
［1］钟锡华，电磁学通论［M］，北京大学出版社，2014
by 藏痴
Q.E.D.
Q5
为什么下雪的时候，井盖上基本没有雪呢？by 悟了个懈
答：解决这个疑惑，我们可以从两个方面入手，即热源和中间介质的导热性能。
首先城市井盖下掩埋着用途不同的管道，包括但不限于生活废水和雨水、工业和居民用水、供暖用水、光缆等。去除热源温度极低情况后，可以将地下h₂=5 米管道热源划分为常温特性（15℃左右）和高温特性（>50℃）。高温好理解，但为什么其他的热源一定是15℃呢？可以做这样的理解，地下五米处的温度常年保持在T₂=15℃左右，可以认为从地表浸入地下的水经过足够长的时间后与地下5米处常年温度相当。在密闭环境中，有一恒定热源的情况下，经过足够长时间，空腔内温度稳定，并与热源温度相当。这种情况可以理解为考虑一暖气房间，经过足够长时间后房间内温度趋于稳定。空腔稳态温度由热源、腔体表面粗糙度、腔体材料导热系数、腔体表面积、腔体真空度、腔体的厚度决定。由于仅仅向读者解释物理过程，因此空腔稳态温度(T₁)可以做粗略估计，取热源温度与地表温度的平均值5℃左右。一般情况下井盖使用材料为石墨铸铁，关于其导热系数δ₁由表1给出，此外，我们假定井盖厚度h₁=0.10 m，面积S=0.28 m²， 地表平均温度T₀=-5℃。因此可以估算出覆盖在井盖上的雪单位时间Δt=1 s内吸收的热量Q₁为
相比较之下，土壤的导热系数经查资料多为δ₂=1.5 W/(m·℃)⁻¹，则相同面积上的雪单位时间Δt内吸收的热量Q₂为
即单位时间内相同面积的雪，在井盖上吸收的热量要比土壤上大的多，因而井盖上的雪温度升高的更快，一旦温度超过相变温度，雪就会融化为液体，消失掉了。
参考资料：
[1]K、Roehrig, & 李和. (1980). 灰铸铁和球墨铸铁的热疲劳. 国外机车车辆工艺(06), 8-20.
[2]王炎, & 白莉. (2014). 严寒地区土壤导热系数数值计算. 吉林建筑工程学院学报, 31(2), 4.
[3]赵亚品, 李慧芝, & 谭永平. (2013). 土壤导热系数与热源温度关系研究. 路基工程(5), 3.
by 果粒橙
Q.E.D.
Q6
为什么光穿过不同介质时会发生折射？by 物理所小迷弟
答：光会发生折射，最主要的原因就是光在不同介质上的传播速度不同。光是电磁波，通过介质时会和介质发生相互作用，我们用介质(默认为各向同性线性介质，下同)的相对介电常数ε和相对磁导率μ来刻画介质对其的影响，介质的折射率n由此定义。下式中c为真空中的光速，v为光在介质中的传播速度。
光的传播满足惠更斯原理：光扰动同时到达的空间曲面被称为波面或波前，波前上的每一点都可以看成一个新的扰动中心，称为次波源，下一时刻的波前是这些大量次波面的公切面，次波中心与其次波面上的那个切点的连线方向给出了该处光传播方向。
如图所示，ABC（红线）是一个波面，上下界面的光速记作v₁和v₂。在C传播到C’的过程中，
A点作为次波源，在这段时间中传播的次波面为半圆A，其半径记作ρ，则
由C’点向半圆A作切线C’A’，A’C’（蓝线）是新的次波面的公切线，根据惠更斯原理，它就是新的波前，因此光的传播方向发生了改变。据图计算入射角和折射角
这就是我们非常熟悉的折射定律了。更进一步地说，光的折射其实是光在介质界面满足麦克斯韦方程边界条件的必然结果，光的传播速度也可由麦氏方程组推出的波动方程直接解出。但如果我真的把麦氏方程组到菲涅尔公式的推导放上来，可能大家就不会看到这里了吧。
参考资料：
陈熙谋.光学[M].北京大学出版社.2011。
by fiufiu
Q.E.D.
