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熱力學(xué)告訴我們，要描述一個體系的狀態(tài)，我們需要若干獨立參量。以水這種物質(zhì)為例，只需要溫度和壓強就能完全描述它的狀態(tài)。水是處于液體、氣體還是固體乃至兩種或三種狀態(tài)共存都可以從這兩個參量直接看出來。

為了說明此題，我們先來討論下為什么沸騰可發(fā)生在水內(nèi)部?？疾焖锏囊粋€微團，當(dāng)這個微團在某壓強下達到沸點時，由于繼續(xù)加熱，它的平衡要受到破壞，不能安分地作為液體存在，想脫離集體自由飛翔，也就形成了氣泡。事到這里還沒完，因為氣泡里的水分子還有可能回到水里，形成動態(tài)平衡而不沸騰，但是水蒸氣回到水里要放熱，這些熱量又會加熱周圍處于沸點的液態(tài)水，使得周圍區(qū)域有氣泡產(chǎn)生，氣泡得以維持。加上沸騰的必要條件，源源不斷地加熱，就會使得氣泡不斷產(chǎn)生，看起來沸騰便可以發(fā)生在液體內(nèi)部。

同樣，為了說明蒸發(fā)過程，我們還是考察水里的某個微團。只不過此時沒有達到沸點，即使水分子動能比較大想要變成氣體，但一撞到周圍的水，事情就結(jié)束了，所以在水面下，平衡總會維持在液態(tài)，看上去不會產(chǎn)生氣泡。然而，水面上發(fā)生的就是另外一番景象了。水面上的分子動能比較大的，就會脫離表面束縛，變成氣態(tài)。因為液態(tài)水失去的是那些動能相對比較大的分子，所以剩下的平均動能就變小，于是溫度降低，這就是蒸發(fā)吸熱的原因。當(dāng)然，也會有一部分氣態(tài)分子撞到液態(tài)水表面而被俘獲。但總的看來，跑掉的比回來的多，所以蒸發(fā)會一直進行，直到蒸氣達到飽和，跑掉的和回來的一樣多，蒸發(fā)停止。

要明白這個問題，首先看一下關(guān)于暖瓶另一個常見的問題：朝暖瓶里吹口氣放在耳邊，為什么會聽到嗡嗡響？而且保溫好的暖瓶會響聲比較大、比較持久？

這是一個傳統(tǒng)的挑選暖瓶內(nèi)膽的方法：向暖瓶內(nèi)膽中吹口氣，將內(nèi)膽放到耳邊，如果有很明顯的嗡嗡聲，說明這個膽的保溫性很好。這是老人們買瓶膽的方法，靠經(jīng)驗總結(jié)的，卻很實用。

向內(nèi)膽中吹氣會發(fā)聲這個現(xiàn)象很容易理解，就是吹氣的過程中引起瓶內(nèi)空氣振蕩，而振蕩的空氣在“暖瓶”這個邊界條件下會形成固定頻率的駐波，這個駐波就是聲源。其實不僅暖瓶，任何有“空氣柱”存在的容器均可由此發(fā)聲，很多管樂就是這個發(fā)聲原理。

那么為什么保溫好的內(nèi)膽聲音要響亮持久呢？這個要看保溫好的暖瓶和保溫不好的暖瓶的區(qū)別了。暖瓶保溫靠的是阻絕熱傳導(dǎo)：內(nèi)膽由內(nèi)外兩層組成，內(nèi)外兩層之間盡量抽成真空。這里的真空度越高保溫效果越好。這樣“響聲嘹亮持久”就容易理解了，內(nèi)外兩層之間的真空不僅阻絕了熱傳導(dǎo)，也成功減少了“空氣柱”駐波的耗散，耗散較小的駐波，必然會發(fā)出更加嘹亮、更加持久的聲音。

那么現(xiàn)在回到原問題：為啥在什么都不做的時候，保溫好的暖瓶放在耳邊也會有嗡嗡響？這其實源于暖瓶內(nèi)空氣柱對空氣中的“白噪聲”的選擇。我們周圍的空氣其實一直在“振動發(fā)聲”，不過這種振動是沒有固定頻率的，是一種沒有攜帶信息的“白噪聲”。而暖瓶中的“空氣柱”對這種白噪聲有種濾波功能，可以選擇出“空氣柱”固有頻率的聲音。在這里，白噪聲就扮演了“吹氣”的角色。不過“空氣柱”選擇出的聲音很小，只有耗散更慢的保溫性好的暖瓶才能聽到。

首先，這個問題的答案是肯定的：理論上可以定義一個吹氣速度，我們暫且把它定義為“均衡吹氣速度”。

均衡吹氣速度可能是非常難以定義的物理量。吹出的氣體在運動過程中，氣流的變化非常復(fù)雜，環(huán)境風(fēng)速、溫度、壓強以及吹氣口型等等，都會影響到氣流到達手掌時的溫度。因此，把這些考慮在內(nèi)，我們需要在一個穩(wěn)定的環(huán)境中定義該數(shù)值：例如保證環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（273.15K，1atm），保持環(huán)境風(fēng)速低于0.1m/s，保證手到口的距離為定值，以便定義這個量。

綜合以上考慮，外界的問題大多都解決了。這種條件下，總能使得吹出具有某個速度的氣體在到達手掌的時候達到一個合適的溫度，而且保持很小的誤差。注意這個溫度是物理的溫度，不是感受的溫度。

接下來，我們考慮感受的問題：由于個體差異，使得人對相同溫度的感受可能不同，因此，為了簡化，我們需要一個“標(biāo)準(zhǔn)人”來測定感受溫度（當(dāng)然，如果不考慮普適，也可以為每個人測定一個獨自的均衡吹氣速度）。而且，不同的部位對溫度的感受也會不同，因此還需要選定一個標(biāo)準(zhǔn)部位。另外，由于人對“不冷不熱”的氣流可能不太敏感，因此這個均衡吹氣速度會是一個范圍，而且范圍大小因人而異。

所以，就定義均衡吹氣速度需要“標(biāo)準(zhǔn)人”這個事來說，定義這個量還是不現(xiàn)實的，因為“標(biāo)準(zhǔn)人”是很難定義的。其實，人對溫度的感受和環(huán)境密切相關(guān)，人的皮膚感受到的是熱流密度而不是溫度。熱流密度和溫差、傳熱系數(shù)密切相關(guān)。另外，風(fēng)速對人體感受到的冷熱影響可以很大。人在溫度稍低且高風(fēng)速的環(huán)境中比在溫度更低且低風(fēng)速的環(huán)境中更容易凍傷。

恭喜你慧眼如炬發(fā)現(xiàn)了激光散斑現(xiàn)象！這本質(zhì)上是光的干涉效應(yīng)。激光具有良好的單色性和相干性，當(dāng)它照射到一般物體的粗糙表面上，從凹凸不同的地方反射到眼睛時，會有一個微小的光程差，它們相互干涉，有的相長，有的相消，從而形成明暗分布的斑點。這里粗糙是相對于光的波長（幾百納米）而言的。類似地，激光透過表面粗糙的玻璃（如浴室的毛玻璃）時，從背面也可以觀察到細(xì)小的散斑。然而以上知識點太簡單了，我們可以做一些稍加深入而有趣的拓展。

當(dāng)反射面或透射面上的凹凸起伏隨機時，散斑沒有明顯規(guī)律；而如果在被照射的透明板上特意設(shè)計和制作一些圖案P，就可以讓出射的無數(shù)束光相互干涉（其實就是衍射）形成特定的圖案P’，二者可以用傅里葉變換聯(lián)系起來。玩具激光筆的前置圖案頭、酷炫的全息圖等都與這個原理相關(guān)。

舉個最簡單的例子，你可以在鏡子上劃一道痕跡（挨打概不負(fù)責(zé)）或者放一根頭發(fā)（脫發(fā)請自珍重），用激光照射并反射到墻上，很容易觀察到明暗相間、整齊排列的單縫衍射條紋；或者運氣好的話照到圓形的坑點或細(xì)小的灰塵，會在墻上投影出一系列類似牛頓環(huán)的同心圓來。麻雀雖小，五臟俱全，可別小看普通的激光筆哦，在家里完成這些實驗毫無壓力，快去試試吧！另外特別提醒一下，由于波長越長衍射效應(yīng)越明顯，選用紅色激光會比綠色、紫色的更容易觀察哦。

首先說結(jié)果，水的流速確實會對光傳播造成影響，光線會被介質(zhì)的運動“部分拖曳”。其實風(fēng)也會把聲音吹跑，所謂“順風(fēng)而呼，聲非加疾也，而聞?wù)哒谩蹦耸菍?jīng)典情況下介質(zhì)運動對聲波影響的精妙總結(jié)。光的情況稍有不同，簡單假設(shè)光線和介質(zhì)速度共線，光相對于我們的速度約為c’=c/n v(1-1/n²)，其中c’為經(jīng)過介質(zhì)時光的速度，n為折射率，v為介質(zhì)運動速度。1851年斐索從實驗中得到了該結(jié)果?？梢钥闯鏊⒉皇墙橘|(zhì)中的光速和介質(zhì)運動速度的直接線性疊加，這是相對論修正引起的結(jié)果。有的同學(xué)可能會問，光速不是不變的么？但是這個結(jié)果告訴我們，“光速”不僅對于不同介質(zhì)是可以變的，而且，對于運動速度不同的同種介質(zhì)也是可變的。這是因為速度始終要符合相對論的速度疊加公式，而不能簡單地認(rèn)定“光的速度是不變的”。

為了形象地說明光會被拖曳，我們考察一束光正入射在以一定速度流動的水的表面，如果流動沒有對光傳播造成影響，那么必然光會繼續(xù)垂直水面射入水中?，F(xiàn)在，我們換到和水流相對靜止的參考系中觀察，這時候由于和光源相對運動而引起光行差效應(yīng)，光就以一定角度射入水面，而這會發(fā)生折射，傳播方向發(fā)生改變，這顯然是不可能的。所以我們推斷，光必會被水流拖曳。如若考慮水流動過程中的不均勻因素，光的折射方向還會不斷改變，當(dāng)然這是另外一回事了。

要生動地理解晶格振動？不曉得下面這張圖夠不夠生動哈~

晶格振動，就是晶體原子在格點附近的熱振動。晶體中的原子很調(diào)皮，他們不喜歡在受力平衡的地方老老實實地待著，而喜歡繞著格點作小幅度的振動。

現(xiàn)在我們一般用聲子來描述晶體中原子的振動。我們將晶體中原子勢場做泰勒展開，只保留到二次項，然后由晶格的平移對稱性，可以得到結(jié)論：晶體中所有的振動都可以用有限多的振動模式疊加得到，每種振動模式代表了原子集體形成的簡諧波。這些振動模式的量子化就是我們所說的聲子（balabala~~如果看不懂的話可以跨過這一部分）。簡單來說就是復(fù)雜的晶體振動可以用有限種簡單集體波動的疊加來描述。這樣我們在做各種和晶體振動相關(guān)的理論時，只需要考慮這些振動模式就可以，不需要考慮具體的復(fù)雜振動了。

要明白量子反?；魻栃?yīng)，就得從霍爾效應(yīng)說起。從1879年到現(xiàn)在，霍爾效應(yīng)家族越來越龐大。要徹底地理解這個問題需要太多的專業(yè)知識，我們這里只是粗淺說明一下。

經(jīng)典的霍爾效應(yīng)是指，對磁場 B中放置的導(dǎo)體，當(dāng)電流I垂直于磁場 B時，在同時垂直于電流和磁場的方向上，導(dǎo)體兩側(cè)會產(chǎn)生電勢差，即霍爾電壓。這本質(zhì)上是載流子在磁場中運動、受到洛倫茲力偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的效應(yīng)。經(jīng)典霍爾效應(yīng)的霍爾電阻（霍爾電壓與縱向電流的比值）是隨著磁場連續(xù)變化的。

說完“經(jīng)典”就可以說下“量子”了。量子霍爾效應(yīng)指的是低溫強磁場時，霍爾電阻不再隨磁場連續(xù)變化，而是會在一些特殊值處出現(xiàn)不隨磁場變化的恒定值平臺，這些平臺出現(xiàn)在朗道能級被電子整數(shù)（或特殊分?jǐn)?shù)）填充時。有趣的是，平臺出現(xiàn)時，縱向電阻（就是電流方向的電阻）為零。這表明在平臺出現(xiàn)時，電子輸運耗能極小。

可是量子霍爾效應(yīng)運用到實際中有個很強的限制，需要外加強磁場！量子反?；魻栃?yīng)解決了什么問題呢？就是在一些特殊材料中，材料本身就具有很強的內(nèi)部磁場，這個時候就不需要再外加磁場，也能產(chǎn)生量子霍爾效應(yīng)了，這也就是它的“反?！彼?。量子反?；魻栃?yīng)不僅僅是物理理論上的突破，同時也是技術(shù)上的革命。低能耗的導(dǎo)電材料的應(yīng)用前景不言而喻。