磁吸充電那么方便，為啥就是快不起來？ | No.509

磁吸充電不用插線，

真是懶人福音！

但為什么有線快充都飆到幾百瓦了，

磁吸的功率卻死活上不去？

問答導航
Q1 糖化硝酸鉀為何會燃燒劇烈？
Q2 金屬為什么會有特殊氣味？
Q3 磁吸充電原理是什么？
Q4 兩孔插頭為何可以正反插？
Q5 吹開熱湯油膜為何冒蒸汽？
Q6 久置的密封酒精還能用嗎？
Q7 墻角為何會形成絲狀網？
Q8 蚊子為何不會被雨滴砸死？

Q1 為何糖化硝酸鉀點燃后燃燒那么劇烈？硝酸鉀和蔗糖的反應方程式是什么？

by H-Meiki

答：

硝酸鉀是一種強氧化劑，糖（這里默認為蔗糖）是一種還原劑，兩者混合后點燃后自然會發生劇烈的氧化還原反應，產生劇烈的火光并釋放大量氣體。

至于反應方程式，可以類比黑火藥的化學反應 。糖在燃燒過程中生成二氧化碳和水，硝酸鉀被還原生成一種新鹽和氮氣。所以若反應條件充分，可能發生的反應為 。

by Eric

Q.E.D.
Q2 金屬無味，為什么聞起來一股特別的味道？

by 夷

答：

金屬的確是沒有味道的，你聞到的"金屬味"其實不是金屬本身的味道，而是你皮膚上的物質與特殊金屬發生化學反應產生的氣味。金屬本身在常溫下幾乎不會揮發，因此沒有氣味。當你觸摸鐵金屬時，例如最常見的鐵，皮膚分泌的汗液和皮脂與金屬表面接觸，發生以下化學反應：汗液中的水分和電解質使金屬表面的鐵原子失去電子，變成二價鐵離子（Fe2?），并催化皮膚上的脂質發生反應生成其他物質，其中最主要的是“1-辛烯-3-酮”，這種物質散發出我們熟悉的"金屬味"。Dietmar Glindemann 教授團隊在 2006 年的研究中發現，志愿者直接嗅聞未經觸摸的鐵塊幾乎聞不到味道，但手接觸金屬后幾秒鐘就能聞到[1]。

有趣的是血液中的血紅蛋白也含有 Fe2?離子，接觸皮膚時同樣能催化產生 1-辛烯-3-酮，所以血腥味和金屬味很相似。人類對這種氣味敏感，可能源于祖先需要追蹤受傷獵物或同伴的需要。另外，每個人的皮脂成分不同，所以聞到的"金屬味"也可能有所不同。

除了鐵，其他金屬與皮膚接觸也可能產生氣味，下面是常見金屬結果。

總的來說，金屬“氣味”的本質是金屬離子與皮膚生物化學的互動結果。鐵和銅因能提供活性離子并生成強揮發性有機物而氣味明顯，并且這兩類的金屬制品日常接觸最多；鋁，銀等因表面鈍化或化學惰性而基本無味。

參考文獻：

1. Glindemann D, Dietrich A, Staerk H J, et al. The two odors of iron when touched or pickled:(skin) carbonyl compounds and organophosphines[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2006, 45(42): 7006-7009.

2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/644789546

by 小被子

Q.E.D.
Q3 磁吸充電是什么原理，既然那么便利為何不加大它充電時的功率呢？

by 學生 A

答：

目前最主流的磁吸式無線充電，本質上是磁力吸附和電磁感應兩部分組成。磁鐵的作用不是為了導電而是輔助對準，因為如果手機放偏了就會效率低、發熱大甚至充不上。充電器和手機內部都嵌入了環形陣列磁鐵，一般是釹鐵硼永磁體，這樣即便你放偏了也會依靠磁力啪的吸附到最佳充電位置。這個就跟現在手機殼磁吸支架一樣，不得不說磁吸支架太雞肋了，一甩就掉，以為磁力多大，還不多粘上去，不然我的手機就不會摔了。

一旦位置對準，就通過電磁感應來輸電。充電器里的發射線圈通入交流電，產生變化的磁場。手機里的接收線圈感應到這個磁場，就會產生感應電流，給電池充電。即便隔著手機殼也沒關系，因為磁吸的環形磁鐵根本不參與導電，他就是個固定槽。

為什么不能加大充電功率？因為它面臨著高功率、低溫升和高便攜性的不可能三角限制。正所謂魚和熊掌不可兼得，磁吸無線充電本質是電磁感應。電流通過線圈產生磁場，再由磁場轉化為電流，這個過程天然存在能量損耗。功率越大，這些能量一部分轉化為熱量就會使手機升溫，到時候手機變成暖手爐，還會觸發高溫提示停止充電。

想要提高無線充電的功率，就需要更高品質的線圈、通過認證的專業芯片，這些都會導致成本上升，價格升高，而且高功率還需要好的散熱元件，加個散熱銅片、散熱風扇，到時候磁吸充電包跟個小磚頭一樣重，拿著多沉啊。還有長期在高溫下工作，電池會加速老化，實驗表明，長期在 45℃ 以上環境充電，電池容量衰減速度會提升 2 倍。所以目前高功率無線磁吸充電還難以實現。

除了磁吸式無線充電，還有較老的磁吸式點觸充電，這種就和磁吸式無線充電原理不同了，它是物理導電，只不過把插頭換成了磁性合金的金屬觸點。磁鐵能夠直接把充電線上的針狀或者片狀金屬觸點，吸到設備上對應的金屬觸點，電流通過金屬傳導進行充電。這種方式的好處是耐用、防水，且不容易插壞接口。

by 藍多多

Q.E.D.
Q4 兩孔插座的孔對應的分別是火線和零線。那為什么兩孔電器的插頭正反都可以插進插座？

by Leslie

答：

家庭用電插座輸出的是 220 V 交流電，電壓大小隨時間的變化滿足正弦（或余弦）的關系，呈周期性變化，所以插頭無論以什么方向插入插座，加在用電器兩端的電壓基本沒有什么不同。更何況有的用電器內部還有直流整流電路，所以更不用擔心插頭插入方向會帶來問題。而將火線和零線進行區分，更多是為了方便我們的日常生活，包括在電路安裝和檢修時可以快速識別，保護我們的人身安全，而非區分用電器插頭的插入的方向。

by Eric

Q.E.D.
Q5 為什么剛煮好的熱湯表面幾乎不冒熱氣，但一吹開表面那層油膜，立刻就會有大量蒸汽冒出來？

by 根號負一

答：

省流：這是因為低密度、高沸點的油在熱湯表面形成了一層“罩子”，阻擋了水分子的蒸發。

常見的食用油，既不和水互溶，也不會與水反應，密度還比水低，因此會浮在煮好的湯表面，形成一層油膜。剛煮好的熱湯溫度接近 100℃（也就是常壓下水的沸點），其內部水分子的動能極大，極易發生蒸發——而食用油的煙點（也就是油開始分解并“冒煙”的溫度，它比食用油的沸點更低）一般在 200℃左右，區區 100℃“低溫”，根本無法讓食用油分解或蒸發。

這里有個關于蒸發的小知識：蒸發是只在液體表面進行的。因此，油膜的存在讓熱湯中的水分子無法順利逸散到空氣中，阻斷了蒸發過程。而一旦失去了油膜的阻擋，大量高動能的水分子瞬間從表面掙脫束縛，發生劇烈的蒸發，變成高溫水蒸氣逸散出來。不過，水蒸氣本身是不可見的。當大量涌出的高溫水蒸氣遇到外界溫度較低的空氣，會在冷空氣中迅速液化，凝結成無數小液滴懸浮在空中——這才是我們肉眼看到的“蒸汽”。

浮于表面的油膜阻礙了水分子的蒸發，俗話說“不冒氣的湯最燙人”，原因正是如此——下次看到不冒熱氣的湯，可要仔細看一看表面是否有一層油膜，免得被燙傷~

by 冰糕

Q.E.D.
Q6 長時間密封放置后的酒精還能使用嗎？

by 匿名

答：

可以繼續使用。

絕大多數的試劑都需要密封保存，但原因卻各不相同。對于酒精來說，密封保存是因其較強的揮發性，為防止酒精在空氣中不斷地揮發從而導致其含量降低以致失效。所以只要密封到位就不影響其使用。

對于另一些試劑來說，比如氫氧化鈉，接觸空氣會使其吸水潮解，也需要密封保存，但多次取用、接觸空氣之后可能會變質；金屬鈉，在空氣中易氧化且遇水劇烈反應，所以應用煤油浸沒。還有一些較為特殊的試劑，比如液溴，因其見光易分解，所以放在棕色瓶中避光保存；一些抗生素在室溫下易分解，其保存溫度必須較低。

總之，一種試劑如何保存以及是否會變質首先與其自身的物理和化學性質有關，這是保存手段是否完善的最主要判據。

by 跑馬仔

Q.E.D.
Q7 為什么有些較長時間無人打理的地方墻角會形成一些由類似蜘蛛網的絲狀物組成的網？

by 匿名

答：

一般來說這種情況是本身有蜘蛛網在此，讓后灰塵、毛發等臟東西一點一點粘在上面導致的。

墻角這種空間結構本身有利于蜘蛛結網，同時這種半封閉的角落也是最容易積灰的。長時間不打掃的情況下，可能就會有蜘蛛在此結網。而后空氣中的灰塵、日常生活中產生的各種臟東西就會漸漸附著在蜘蛛網上，從而形成這種絲網狀的物體。所以說及時打掃衛生還是非常有必要的。

by Eric

Q.E.D.
Q8 為什么下雨時蚊子不會被雨滴砸死？

by 路人夷

答：

很有意思的一個問題。從邏輯上來說，雨滴的質量遠大于蚊子本身，但蚊子卻可以在被雨滴擊中后繼續飛行，其中的原因值得探索。

美國佐治亞理工學院的 David L. Hu 教授團隊，利用高速攝像對雨中飛行的蚊子進行拍攝，并仔細觀察了蚊子被雨滴擊中瞬間的行為。拍攝的視頻顯示，當雨滴擊中蚊子時，蚊子先是會與雨滴融為一體一起順勢下落，然后再通過調整飛行姿勢讓雨滴從身體上滑落，而后恢復飛行。

為什么雨滴擊中蚊子時，蚊子可以和雨滴融為一體繼續保持飛行呢？最主要的原因是蚊子的質量相比雨滴太輕了。這樣就導致雨滴與蚊子發生碰撞時，雨滴的動量幾乎不改變，我們知道力的表達式可以寫成 ，這里動量的變化量是一個小量，碰撞的時間也是一個小量，所以得到的力的數值只能一個有限的值。

除此之外，雨滴是液體不是固體，在接觸到蚊子時其自身形態也會發生變化，蚊子受到的撞擊只是一個柔性的撞擊而非剛性撞擊，自然也削弱了撞擊能量。而且蚊子的身體結構也有助于其快速調整飛行姿態，所以更是不容易被雨滴輕易擊垮。

總的來說，蚊子的生命力非常頑強，如果不是強烈的剛性撞擊，很難直接斃命，現在天氣轉熱，蚊子已經開始活躍起來，大家記得隨身備好防蚊蟲的裝備。

參考文獻：

1. Dickerson A K, Shankles P G, Madhavan N M, et al. Mosquitoes survive raindrop collisions by virtue of their low mass[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012, 109(25): 9822-9827.

by Eric

Q.E.D.

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跑馬仔、藍多多、Eric、冰糕、小被子

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編輯：涼漸