为什么有些书籍、纸张、试卷会有一股“臭臭”的味道？ No413

  当你翻开一本尘封已久的书籍 或是在紧张的考试前夕深呼吸准备冲刺时 突然一股“神秘气息”扑鼻而来 这到底是智慧的味道 还是历史的气味

  问答导航 1.请问当针头刺入肌肉时，在微观上是通过刺破细胞还是挤开细胞刺入的呢？ 2.人喝下自己流的汗能补充回流失的元素吗？ 3.为什么库仑定律和安培定律中都会有一个4π却不能合并到ε0和μ0中，另外为什么ε0和μ0一个在分母一个在分子？ 4.为什么有些书籍、纸张、试卷会有一股“臭臭”的味道？ 5.请问每次进机场时的防爆检查是什么原理？是怎么样才能做到短时间内就检查出来的？ 6.蓝晒的原理是什么？ 7.直流电和交流电是怎样操作实现转变的？ 8.五氧化二磷和十氧化四磷是不是同种物质？Q1 请问当针头刺入肌肉时，在微观上是通过刺破细胞还是挤开细胞刺入的呢？

  答： 实践出真知。大家先来看看我们软物质实验室养的肌肉母细胞（放大200倍）： C2C12小鼠成肌细胞，放大200倍 再来看看同样放大200倍的，打针用的注射针头针尖： 进不去，怎么想都进不去吧！ 一般细胞的大小约在5-20 μm，只有头发丝直径的四分之一。所以虽然针头看起来很尖，对于细胞来说还是个庞然大物。针头刺入时，是锋利的针尖在切割皮肤，只会撑开一条缝，把周围的细胞挤开，而很难把单个细胞刺破。 那么有没有很好的方法刺破单个细胞，给细胞打针呢？显微注射技术应运而生，并被广泛的应用于基因转染与体外受精等多个领域。显微注射法里用的是管尖极细（0.1至0.5μm）的玻璃微量注射针。 显微注射技术，我戳我戳（图片来自：果壳网） by Childe Q.E.D.Q2 人喝下自己流的汗能补充回流失的元素吗？

  答： 人的汗水的主要成分有水、电解质、尿素、氯离子、乳酸等。水可以帮助调节体温以及排出代谢废物。电解质中包含多种离子如钠、钾、钙、镁等。虽然这些电解质随着水而排除，但是大量出汗的情况下，会有一部分会吸附在衣服上，等干透就会发现上边会有白色的“盐”，这在黑色衣服上尤其明显。 仅仅喝下自己流出的汗水是不能全面补充流失的微量元素，因为汗水中电解质含量相比来说较低，而且汗液中还有许多代谢废物例如尿素、乳酸等。因此在大量出汗后，医生都会建议喝一些淡盐水，因为仅仅补充水分是不能补充人体流失的钠钾离子等。 参考资料： 红岩.汗液是身体健康的“晴雨表”[J].工会博览,2024(15):57-59. 郁洪涛.《皮肤与汗液分泌》教学设计[J].新课程教学(电子版),2019(22):15-16. by 蓝多多 Q.E.D.Q3 为什么库仑定律和安培定律中都会有一个4π却不能合并到ε0和μ0中，另外为什么ε0和μ0一个在分母一个在分子？

  答： 1785年，库仑做了大量的实验，总结发现真空（空气）中两个点电荷（自身尺寸无限小）之间的作用力满足 其中 代表两个电荷之间的距离。这是一个实验规律的定量总结。类似的，安培定律也是基本实验定律，它描述了真空中两个电流元之间的作用力： 两个表达式的分母上都有 ，这可能是为了方便计算才单独提了出来。以点电荷为例，我们来看看它是怎么简化计算的。由库伦定律得出点电荷产生的电场： 对它做曲面积分： 可见提出的 可以与立体角积分抵消，后续的计算会十分便捷。至于为什么 和 一个在分母一个在分子，可以从量纲角度来看。电流与电荷之间差一个速度的量纲，其中 和 之间的关系为 ，c为光速，可见只有 在分母， 在分子才能让两个式子的量纲相同。 by Sid Q.E.D.Q4 为什么有些书籍、纸张、试卷会有一股“臭臭”的味道？

  答： 我们常常会发现购买的图书，或者打印的试卷会有一种“臭臭的味道”，这为不想考试又多了一个理由。等等，知识的味道不应该是香甜的吗？这当然并非是知识散发的味道！ 书籍、试卷那种“臭臭”的味道和油墨的印刷和纸张质量有关。正版图书通常使用环保、高质量的油墨，而盗版书为降低成本，可能使用了劣质油墨来进行印刷。这类油墨含有较多的有害化学物质，如挥发性有机物（VOC），读者在翻阅时会被挥发释放开来，形成刺鼻的味道。 高质量的纸张，具备比较好的手感和耐久性，而且不容易散发出异味。盗版书籍为了节约成本，可能使用较差的纸张，这种纸张可能含有较多的化学残留物，如酸性物质、漂白剂等，它们也会加重刺鼻的味道。书籍的受潮、霉菌斑点也会让纸张有一种怪味如影随形。同时，有一些装订书籍的粘合剂也会加重这种挥发的“臭味”。这些挥发的化学物质对身体会产生一定影响，所以大家应挑选出正规出版社和印刷厂生产的书籍。 参考资料： 【 】 by Serendipity Q.E.D.Q5 请问每次进机场时的防爆检查是什么原理？是怎么样才能做到短时间内就检查出来的？

  答： 在机场安检的时候相比你也经历过这样的场景，工作人员拿出一张创可贴大小的试纸，在你行李或衣服上擦一下，然后将试纸放入一旁的仪器中。整一个完整的过程就是机场的防爆检查，在身上或行李箱上擦拭是为了取样，然后放入仪器里进行仔细的检测，哪怕很微量的炸药或毒品违禁品颗粒都可以在仪器中被检测出来。 机场中大范围的应用于探测微量炸药的仪器叫离子迁移谱仪（IMS）。IMS是从20世纪60年代末发展起来的一门新的检测技术，它的基础原理是这样的：首先使被检测的样品蒸气或微粒离化形成离子，然后让离子在一弱电场中产生漂移，并测量出离子通过电场所用的时间，进而根据离子所用的漂移时间能计算出离子的迁移率.由于在一定的条件下，各种物质离子的迁移率互不相同，因而也就导致不同的离子通过电场的漂移时间各不相同。这样，我们就能够最终靠漂移时间的测量来间接达到对样品的分离和检测。 IMS的检测效果看上去和质谱仪差不多，不过，IMS不像质谱分析那样需要在高真空条件下进行仔细的检测，仅仅在大气环境下就可以工作。同时，它的探测灵敏度仍然很高，能够达到10-8-10-14g。与其他一些检测技术相比，IMS有着器简单、体积小、重量轻、功耗低和分析时间快等许多优点，在化合物分析中起着重要的作用。 参考资料： 徐淑武,郑健,毕志毅,等.离子迁移谱检测技术及其应用[D].2003. by Sid Q.E.D.Q6 蓝晒的原理是什么？

  答： 蓝晒法也叫做铁氰酸盐印相法，他是一种传统的非银盐摄影工艺，利用铁盐与光的化学反应，通过柠檬酸铁铵和铁混合制成的感光剂在紫外光的照射下发生反应，生成深蓝色的亚铁氰化铁，这种蓝色也被称为普鲁士蓝。蓝晒法制作出的图像很稳定，尽管在强日光下可能会褪色，但在暗处放置一段时间后颜色会恢复. 蓝晒的制作的步骤也很简单: 制作底片：配置蓝晒试剂需要的器材：烧杯、量筒、天平、称量纸、药匙。试剂分为A溶液和B溶液：A溶液：40g/500mL的铁（赤血盐）溶液；B溶液：100g/500mL的柠檬酸铁铵溶液（注意别加热铁溶液并加强酸！因为会释放剧毒的氰化氢气体）;A液和B液配制好后分开保存，使用时将两溶液按体积比1:1混合后，均匀涂抹在纸上。（请在通风橱，或其他通风良好的地方进行） 晒图：直接将标本放在蓝晒底片上，在烈日或者紫外灯等强光进行晒图，为防止晒图时物体滑落，可以用透明板将底片压合再曝光，确保清晰。 水洗显影：直接用清水漂洗干净即可，如果追求图像细节，可以在水中加入双氧水（控制用量以免漂白图像），或者放在空气中慢慢氧化。之后就能够获得一张漂亮的蓝晒图啦。 参考资料： 魏云航,杜姗,谭宇浩,等.基于纺织品的浸轧-蓝晒工艺优化及性能评价[J].现代纺织技术,2023,31(02):191-196. 赵月,于玉,薛凯文.蓝晒印相法在摄影教学中的应用研究[J].旅游与摄影,2023(22):160-162. 谢玉婷.蓝晒在当代艺术形式中的表现[J].艺术大观,2022(15):85-87. by 蓝多多 Q.E.D.Q7 直流电和交流电是怎样操作实现转变的？

  答： 高中所学交流发电机所发出的正弦交流电便是典型的交流电(AC), 其大小和方向都随时间发生明显的变化，在应用过程中，只要电流方向发生明显的变化都统称交流电，如三角交流电和方波交流电。 对于直流电(DC)，实际应用过程中常常是电流方向从始至终保持不变,电流的大小可以随时间变化, 这是所谓的脉动直流电, 交流电到直流电的转换最关键的是整流器，在这里就以电阻性负载和单相半波可控整流电路为例，包含二极管，二极管是一个单向导通的电子器件，他能够将反向的电流截止。 电阻性负载的单相半波可控整流电路 原理：在整流电路中，当外部电源u1处于正向，经过整流变压器T得正向电压u2, 由于u2是一个正弦电压,当wt=α时，恰好导通VT晶闸管，使得在负载R两端得到与变压器T两端一致的电压u2。当wt=Π时，VT两端正向电压为0，电流无法导通，负载两端电压为0。同理当外部电源u1处于反向时，VT仍然处于关断状态，回路继续保持为0，直至下一个周期满足条件导通为止。 电阻性负载的单相半波可控整流波形 由于VT只在电压部分正向角度才能导通, 负载R得到的输出电压极性不变, 但电压电流的瞬时值是变化的, 属于脉动直流形式,这就是经典的半波整流方式。此外还可通过滤波器平滑脉冲直流电。 直流电到交流电的转换的电路称为逆变电路，下图为单项桥式逆变电路实现直流电变交流电的功能，其中S1、S2、S3、S4是逆变电路的四个开关。一般都是由一些复杂的电力电子器件组合而成。 原理：当开关S1与S4闭合，S2与S3断开时, 负载R两端得到输出电压u0=Ud;相反, 当开关S1与S4断开, S2与S3闭合时, 负载R两端得到输出电压u0=—Ud。当这两组开关以特定频率f切换时，负载两端就将获得下图的交变方波电压，周期T=1/f。 参考资料： 袁晨.交流电与直流电相互转换原理[J].电子世界,2018(19):21-23. 叶军,黄彦焱.直流电与交流电相互转换的实验研究[J].中学物理,2013,31(15):28-30. by 蓝多多 Q.E.D.Q8 五氧化二磷和十氧化四磷是不是同种物质？

  答： 先上结论，描述的是同一种物质。五氧化二磷（Phosphorus pentoxide）是我们对这种物质的命名，但从分子结构上看，一个五氧化二磷分子却是由4个磷原子和10个氧原子组成的，所以其分子式写为P₄O₁₀，只是命名上还是遵循了原子最简比的原则。 五氧化二磷分子结构示意图 图源：wikipedia 五氧化二磷一般由单质磷和氧气反应生成，反应会直接生成如图所示的笼状结构，这种由4个磷原子和10个氧原子形成的结构在热力学上更稳定。单独2个磷原子和5个氧原子是没办法形成热力学稳定的分子结构的，所以不存在P₂O₅这样的分子。不过实验室里使用该物质或者是购买这种试剂时，我们仍旧是习惯用P₂O₅这个写法，这样做才能够更方便地展示化学计量比。 by Eric Q.E.D.#投票#本期答题团队