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为何笔记本可以边玩边充,手机却不建议边充电边玩?

2021-11-12 中科院物理所 阅读:
手机和电脑都有一块电池一个不能边充电边玩一个建议边充电边玩都是好几千块钱的身价差距咋就这么大捏?
手机和电脑
都有一块电池
一个不能边充电边玩
一个建议边充电边玩
都是好几千块钱的身价
差距咋就这么大捏?

Q1

我娃问我什么样的条件才能在夜晚看见很多星星?星星很多为什么会代表明天是个晴朗的天气?我答不上来,求帮助。

by 匿名

答:

一般来说,当空气质量较好,云层较少的时候可以在夜晚看见很多星星。但是,现代城市夜晚灯光很强,空气污染比较严重,空气中的悬浮颗粒(灰尘、小水滴)一方面散射星光,使得星光变弱,另一方面悬浮颗粒也散射城市灯光,如果散射的灯光光线比星光强的话,就很难看到星星了。OoEednc

那么为什么夜晚星星很多往往代表明天是个好天气呢?这是因为星星多一般来说云层少,而云层是雨滴的来源,所以下雨的可能性比较小。另外,云层可以有效地遮挡阳光,所以云层少代表着明天是晴天的可能性比较大,注意防晒。OoEednc

by 有衡OoEednc

Q.E.D.

Q2

请问市面上自发热保暖裤真的能发热吗?

by 匿名

答:

首先回答大家是市面上的保暖裤真的不能发热,根据最最基本的能量守恒定律就可以知道,如果想让你的保暖裤输出产生热量,则必须需要其它能量的输入,当你穿着保暖裤的时候,保暖裤获得其它能量输入了吗?显然是没有的,所以自发热保暖裤是商家的一种营销手段。(小编想象了一种真正的自发热保暖裤,将小型电热毯放入保暖裤中,然后随身携带着充电宝,那么就可以通过电能转化成保暖裤中的热能,帮助我们抵抗严寒了!)OoEednc

---补充 虽然市场上的自发热保暖裤是噱头,但是确实存在,因为保暖裤材料利用大多数纤维都可以“吸湿发热”的原理来进行“数值”上的发热,具体如下:人的身体肌肤会排出水分的,而当人体皮肤向外散发水蒸气时,这些水蒸气在液化时会散热,而纤维正是利用水的气液变化,让人体产生的水蒸气在保暖裤中液化放出热量从而起到发热的作用。而这就会导致一种情况,你的保暖裤变的湿湿的,导热性大大增加,外面的寒气就更容易穿透暖裤接触你的身体让你感受“超级湿冷”的感觉!!OoEednc

(小编提示:虽然双十一已经过了,但我还是要提示,网购有风险,眼睛需明亮,下手须谨慎,当然也希望大家能找到帮助自己扛过冬天的高质量保暖裤哦!!)OoEednc

by just_iuOoEednc

Q.E.D.

Q3

为什么干电池电压永远为1.5伏?

by 神秘人

答:

首先问题本身有点问题,随着干电池电量的耗尽,电压会有所降低。OoEednc

干电池指的是以糊状电解液来产生直流电的化学电池。常见的干电池有锌锰电池、镍镉电池与锂电池等。以锌锰干电池为例,锌筒作为电池负极,碳棒作为电池正极,电子由锌出发,绕外电路一圈到正极碳棒。因此电子在外电路中是从负极到正极,在内电路中是从正极到负极。电子被移动到负极的过程中,电池消耗化学能,对电子做功。单位正电荷从负极移动到正极的过程中,电池所做的功在数值上等于电池的电动势。电动势表征了电池对电荷做功的本领,电动势是由正负极发生的化学反应决定的。OoEednc

电动势的计算公式是:OoEednc

r是内阻,R是外阻。提问者此处所说的干电池电压为1.5V指的是外电压(端电压)为1.5V。干电池在使用过程中,随着化学物质的消耗,反应物浓度降低,生成物浓度升高,抑制了反应的进一步进行,因此内阻增高,则消耗在内阻上的电压增加,端电压减小,所以干电池电压并不是永远为1.5V。OoEednc

by 有衡OoEednc

Q.E.D.

Q4

为什么物体的亮度会决定清晰度?尤其在电脑屏幕、投影仪上有所体现,仅仅是因为入眼的光线更多吗?

by 小邓博

答:

光学中用衬比度γ度量清晰度[1]。衬比度定义为γ=(Iᴹ-Iᵐ)/(Iᴹ+Iᵐ),其中Iᴹ和Iᵐ分别是一块临近区域内光强的最大值和最小值。可以发现γ是一个0到1之间的实数,γ=1时亮度分布最为清晰,γ=0时亮度均匀分布。于是,Iᴹ-Iᵐ越大,也就是目标物体亮度与杂散光亮度差越大,看起来就越清晰。由于在环境中不可避免地存在阳光、灯光等杂散光的存在,因此提高物体清晰度的有效手段就是提高物体的亮度。OoEednc

参考文献:OoEednc

[1]钟锡华,现代光学基础[M],北京大学出版社,2003OoEednc

by 藏痴OoEednc

Q.E.D.

Q5

手机电池和笔记本电脑电池工作方式不一样吗?手机是建议不要边玩边充,笔记本却可以,为什么?

by 匿名.

答:

要回答这个问题首先需要介绍一下电池。现在主流的手机电池和笔记本电池都是锂离子电池,并没有本质不同。锂离子电池最主要的杀手是过充过放和在过高或过低的温度下充电。过充过放会使电池正负极材料的结构出现破坏,但目前的设备都有电池管理系统,日常使用时不会有过充过放的情况出现。OoEednc

锂离子电池的正常工作温度为0-35°C,低温充电会导致其电势达到金属锂的还原电势,使锂在负极表面沉积引发危险,而高温会破坏电池正负极的结构。OoEednc

介绍完了电池,我们再来说说手机和电脑的不同。手机的设计理念是便携,设计时电池供电就是唯一工作模式,各器件也是以用电池供电来设计的。手机充电器的电压为5V,而锂电池的电压不超过4.2V,手机是不能越过电池直接接电源的。OoEednc

图源:pixabay

电脑的功率比手机大得多,对电源的要求也高得多(从充电器的体积就能看得出来),用电池供电时的性能是要受限的,所以从设计之初笔记本就以电源供电作为主要工作模式,电池只是应急使用,电池供电和电源供电是互相独立的。OoEednc

手机电池的输出功率有限,放电时不容易超出正常工作温度,但充电时却不然。目前很多手机品牌都将快充技术作为一大亮点,快充的原理其实就是通过加大充电电流来快速充电,这就会产生更多热量。如果同时你还在玩手机的话,将不可避免地导致手机温度的进一步升高,很容易就会超过35°C,这会严重降低电池的容量和寿命。这就是建议不要边充边玩的原因。OoEednc

对于笔记本来说,充电时电脑完全由电源供电,并不像手机那样并联在电路里。虽然电脑本身功耗大,边充边用还是可能会让温度超标,但大家一般还是插电源用,电池的使用率比手机要低得多,容量下降一点也无伤大雅,而且电池长时间保持高电压(满电)时电极本来就会和电解质缓慢反应导致电池容量下降,所以也就没有必要强调不要边充边用。对笔记本来说,电池并不那么关键,性能才是王道。二者的定位与使用情景不同,所以也会有不同的使用建议喽。OoEednc

参考文献:OoEednc

[1]MA S, JIANG M, TAO P, et al. Temperature effect and thermal impact in lithiumion batteries: A review [J]. Progress in Natural Science: Materials International, 2018, 28(6): 653-66.OoEednc

苹果官网OoEednc

by fiufiuOoEednc

Q.E.D.

Q6

请问在溶液中放入一个带电小球,溶液会带电吗?(溶液电中性与带电物体电荷转移似乎矛盾)

by 匿名

答:

我们平常说的“物体带电”可以有两种理解,第一是物体本身所带的净电荷不为零;第二种是物体整体上不带电,但内部正负电荷的分布并不均匀,从而在外界可以感受到它的电场。OoEednc

回到问题本身,如果放进溶液的带电小球本身不与溶液发生化学反应,也不在溶液中溶解(其实这是一种理想化的假设),那么它会吸引溶液中的带异号电荷的离子,而排斥带同号电荷的离子。因此在小球附近(一个表层),溶液表现出与小球相反的电性,在稍微远离小球的地方,溶液表现出与小球相同的电性,溶液中存在电势差。OoEednc

by 藏痴OoEednc

Q.E.D.

Q7

据说水星向阳面可以有近500度,而背阳面则是-200度,我好奇的是在向阳面和背阳面的交界线,也就是阴暗区的那条线,温度是怎样的,会不会比较温暖,会不会像孙悟空在阴阳二气瓶里面一样,向前跨一步是火烧,向后一步是冰天雪地的感觉

by 白鹤少年

答:

几乎所有不存在大气的星球都存在这种向阳面极热、背阳面极冷的情况。这是因为大气相当于星球的一个“保温层”:向阳的时候大气直接吸收太阳辐射,然后传热给大地;夜晚又吸收大地放出的热量,防止大地温度下降过快。但是在没有大气的情况下,大地的升温降温都相当快。这样我们就可以姑且先不考虑星球的自转,来看一下热辐射的分布。OoEednc

我们假设太阳光以平行光的形式照射到水星上(日水距离大于太阳直径的40倍),单位面积上的功率为P W/m²。在一块面积为S,法线与阳光夹角为θ的地面上,接受阳光辐射的功率为P·S·cos(θ)。从太阳直射点到明暗交界线,θ从0逐渐过渡到π/2,cos(θ)从1过渡到0,所以单位面积接收的功率也是逐渐降低直到0。所以不会有一个从热到冷的突变,而是温度逐渐降低。另外,由于地面还会向外发出热辐射,所以净辐射功率为0的地点并不在明暗分界线上,而是要向向阳方向移动。OoEednc

by 藏痴OoEednc

Q.E.D.

Q8

刮大风会对声音传播有影响吗?

by 匿名

答:

一看到这个问题,我立马就想到了《劝学》中的“顺风而呼,声非加急也,而闻者彰”(顺风呼喊,声音并不是跑的更快了,但是听的人感到更加清楚了)下面让我们分析其中的物理原理。OoEednc

波在介质中传播

声音是一种波,是空气的振动,当空气流动起来之后,声波的传播可以分解成两种运动的叠加,空气的流动和声波相对于空气的运动。OoEednc

我们考虑顺风和逆风两种情况,下面涉及一点点公式推导OoEednc

设风速为u,声波在空气参考系中的传播速度为v,声波自S点发出,考虑距S点L的顺风和逆风的两个观察者OoEednc

声音自声源发出后,在空气参考系中以球面波向四周传播OoEednc

首先我们计算顺风时的能量面密度,在空气参考系中,声波从声源发出后到被接收传播的等效距离是OoEednc

因此顺风时,接收者收到的能量面密度为OoEednc

同理可以计算出逆风时,接收者收到的能量面密度为OoEednc

所以说《劝学》中的“声非加急也”,从地面参考系上来看声音确实是“加急”了,而“闻者彰”的原因是因为顺风时,听者接收到的能量更多。OoEednc

风级表

但是可能事实情况并非如此理想,我们取典型的声速340m/s,空中刮着微风5m/s,顺风因为刮风带来的声音强度是无风时的OoEednc

但是如果风特别大,听者甚至可能因为风声强于人声而听不清说话的声音。OoEednc

by 岷客OoEednc

Q.E.D.

 OoEednc

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