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《天宫课堂》又开课!亚平老师用化学实验造出冰雪

2022年3月23日,三名航天员相互配合,生动演示微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验,深入浅出讲解实验现象背后的科学原理,同时展示了部分空间科学设施,介绍了在空间站的工作生活情况。

王亚平从一个装有过饱和乙酸钠溶液的袋子中缓缓挤出一个圆圆的液体球。此时透明的液体球漂浮在半空中,随后用沾有晶体粉末的小棍触碰一下,液体球迅速“结冰”,成为一个通体洁白的“冰球”悬浮在空中,但摸上去却是温热的。

在失重条件下,过饱和乙酸钠可以脱离容器成为稳定的液体球。小棍上沾有晶体粉末,为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核,进而析出三水合乙酸钠晶体。结晶是一个放热的过程,所以冰球摸上去热乎乎的。

叶光富将水分别挤在两块液桥板上,水球状似倒扣着的碗。液桥板合拢,两个水球碗底挨碗底;液桥板分开,一座中间细,两头粗的桥”将两块板相连;王亚平再将液桥板拉远,液桥变得更细、更长,仍然没有断开。

在地面重力作用下,由于表面张力很弱,所以在正常重力环境下形成的液桥尺寸很小(通常只有几毫米),超过这个尺寸,液桥将无法平衡其重力而垮塌。而在太空中,由于失重作用,可以形成直径很大的液桥。

王亚平用力摇晃一个装有水和油的瓶子,让水油充分混合,瓶中一片黄色。时间一分一秒过去,瓶中没有发生任何变化,油滴仍然均匀分布在水中。后来又甩动瓶子,水油明显分离,油在上层,水在下层。

水和油之所以难舍难分、长时间保持混合态,是由于在微重力环境下密度分层消失了,也就是浮力消失了。

在地面上,水和油是分层的,总是水在下面,油在上面。但是在空间站中,由于几乎没有重力影响,密度大的不再下沉,密度小的也不再上浮,水和油混在一起,看不出二者的界限。

通过旋转,可以实现水和油的分层,分离是由于水的旋转产生的离心力较大,可以理解为离心作用使得浮力重新出现了。

王亚平水平向前抛出冰墩墩摆件,一向憨态可掬的墩墩姿态格外轻盈,接连几个空翻画出了一条漂亮的直线,稳稳站在了叶光富手中。

在太空,由于在空间站舱内,物体几乎不受重力作用,不论往哪个方向抛,几乎都可以看作是匀速直线运动,因为物体只受到微弱的空气阻力作用,速度方向和大小的变化都很微小。

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