南方日报:生活中的物理学
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《了不起的物理》
严伯钧 著
北京联合出版公司
2021年3月
●严伯钧
【南方日报:生活中的物理学】《了不起的物理》系知名科普作家严伯钧博士的新作。作者精选100个有趣的物理话题，涵盖物理学的方方面面，把复杂、艰深的知识用通俗易懂的方式传递出去。这里有生活中的物理学和黑科技，如5G、裸眼3D、超级高铁；有广阔如宇宙的物理学原理，如引力波、黑洞和宇宙大爆炸理论；还有微小如量子的内涵哲理，如薛定谔的猫、量子纠缠和不确定性原理；更有对重要物理学定律的总结，像能量守恒定律、爱因斯坦方程和熵增原理。除了普及具体的物理学知识，这本书可以透过物理学中的逻辑，让读者感受到其中思维的魅力和美感。
坐飞机为什么不让托运充电宝？
为什么坐飞机的时候充电宝不让托运？这不是充电宝的责任，而是锂离子电池的责任，充电宝用的电池是锂离子电池，在挤压、高低温、遇水等极端情况下容易起火。所以，不仅是充电宝，只要是带有锂离子电池的电器用品都不能托运，例如笔记本电脑。
在飞机上，由于气压骤变、行李会因颠簸而相互挤压，这些因素都会使锂离子电池有着火的风险。如果锂离子电池是在客舱着火，还能拿灭火器扑灭；但在飞机飞行过程中，锂离子电池在行李舱里起火的话，由于行李舱里没人，这就非常危险。
既然这样，为什么还要用锂做电池呢？因为锂充放电性能好，且储电量大，电动汽车之所以能够普及，就是因为锂离子电池的储电量大，使得电动车有足够的续航里程。
普通干电池靠化学反应放电，化学反应完了，电就用完了，很难通过充电让反应物回到反应前的状态。而锂元素在元素周期表上排行第三，一个锂原子里有三个电子，它的电子结构导致最外层的一个电子很容易被拔出来，相应地也容易被装回去，因为这个特性，锂的化合物成了优质充、放电材料。
除此之外，锂是最轻的金属，同样质量的不同金属，锂的原子数最多，因此，同样质量的金属，锂原子可用的电子也是最多的。理论上，其他材料都不如锂的储电量大。
因为充、放电容易和储电量大的特点，所以锂离子电池被广泛应用于电子产品中。不过锂元素易于充、放电的特性是把“双刃剑”，它的化学性质极其活跃，容易发生置换反应，比如把锂放在水里，锂会轻易地把水里的氢元素给置换出来，从而生成氢氧化锂和氢气。由于氢气有易燃易爆的特性，所以锂有一定的危险性，这也是充电宝在坐飞机时不让托运的根本原因。
其实很多技术都具有两面性，它们一方面可以满足我们的性能需求，另一方面也可能在其他方面产生隐患。例如，核能虽然产生能量的效率高，但是核电站的爆炸事故对环境的影响是灾难性的。技术的进步往往是举步维艰的，它们对我们并非永远有利。
保温杯如何做到一晚上水都不冷？
保温杯是日常生活中大家离不开的“养生神器”，保温效果好，开水倒进去可能10个小时都不会显著降温。为什么保温杯会具备如此强大的保温能力呢？
一杯热水会凉，是因为热量耗散了。热量的传递主要有三种方式，分别是热传导、热辐射和热对流。热传导指的是，当高温物体和低温物体直接接触时，热量会从高温物体自发地转移到低温物体。北方冬天室内用的暖气就是利用了热传导原理。高温暖气片通过与空气接触，把热量直接传递给周围的冷空气，使其升温，房间就变暖和了。热辐射指的是，物体通过向外发出电磁波散发热能。例如，冬天洗澡时用的浴霸，靠的就是热辐射，浴霸都很亮，这其实是高功率的电磁波把热量传递到了你身上。热对流指的是，发生在流体中的、带着热量的流质直接流入冷的流质当中，使本来低温的地方温度升高。吹风机利用的就是热对流的原理。
对于保温杯来说，它的设计原理是针对热水的主要散热方式进行阻隔，从而大幅度降低散热效率，使热水的降温速度减慢。那么热水在保温杯中的主要散热方式是前面提到的哪几种呢？
首先看热辐射，只要有温度的物体都会产生热辐射。而热水的温度通常不会超过100摄氏度，从热辐射的角度来看这个温度并不高，所以热辐射的散热效率很低，它不可能是保温杯主要的散热方式。热对流也不可能是保温杯的主要散热方式。因为杯子是固体，而热对流是发生在流体中的，所以对于一杯热水来说，最主要的散热方式就只能是热传导了。把热水放在普通杯子里，它会跟周围温度较低的空气接触，从而把热量散出去。
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