太空环境,虽然我们没亲身体验过,但通过天宫课堂以及对航天越来越了解,大家都看过或耳闻过,太空上人处于失重状态、浮力消失、液体张力明显,那里还没有太阳辐射,空间站每90分钟绕地球一圈......
而且太空环境下做的实验,也会颠覆我们的认知,让一切变得有趣,变得神奇。今天(3月23日)“天宫课堂”的第二课开讲!你看了吗?
别方!现在就带你一起回顾宇宙级精彩课堂中三位“太空老师”的多个实验。
水球变“冰球”,实为“热球”
这就是王亚平老师主讲的太空“冰雪”实验。
过饱和乙酸钠(醋酸钠)溶液,因为其溶解度大,不稳定,只要有一点结晶核颗粒就能改变液体稳定状态,水球会释放大量晶体,就看到明显“结冰”,同时还会释放热量,摸起来是热的。
太空上,王亚平老师将蘸有粉末的小棒轻轻碰一下“水球”,就得到了一只“冰球”,再一摸原来是个“热球”。
神奇之处在于它的形状与地面不同,在地球上做这个实验是需要容器的,结晶的形状会因容器形状而不同。
液桥实验
液桥就是连接着两个固体表面之间的一段液体。其实背后原理是水的表面张力。
我们在地球上也能做出液桥,但由于表面张力很弱,尺寸很小(通常只有几毫米)。而在太空微重力状态下,物体处于“漂浮”的状态,液体表面张力大显神威,王亚平老师将两块塑料板上的水靠近,液体融合再拉开,水没有断开,而是形成了一座明显的液桥,尺寸也明显。
液体表面张力
即作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。由于分子引力的原因,液体具有内聚性和吸附性,而液体与空气接触的那一面,没有来自其他水分子的吸引力,使得它受力不均匀,这就产生了液体表面的张力,就像一块张紧的弹性薄膜。
比如,我们看到清晨凝聚在叶片上的水滴,就在表面张力的作用下形成的。
水油分离实验
水和油存在密度差,所以水会沉降到下面,油浮在上面,如果摇晃则会看到水油融合一起。但静止一段时间,水油恢复稳定状态后,又会“自动”分离,会看到明显分层。
但在太空上微重力状态下,即使静置很长时间,水油并不能分层。但由于水、油的物理性质未变,利用密度不同,通过旋转,运用离心力就能神奇地实现水油分离。在天宫课堂的实验中,叶光富老师担任了“人工离心机”完美地使水油分离。
这里涉及微重力与离心力
我们都知道水密度油密度,所以水会下沉,油上浮。但在太空上,处于微重力环境下(并没有脱离地球引力),虽然密度分层会消失,但重力成为了恰到好处的向心力,让空间站能围绕地球运行。所以,通过旋转产生一种“虚拟力”离心力,就能达到重力环境下实现水油分层。
冰墩墩太空“运动”
我们都知道,在地面抛物会看到物体下坠,并在空中划出一道抛物线。而在太空中,王亚平老师抛出冰墩墩,它并没有下坠,而是沿着抛出方向匀速前进。
这就完美诠释了牛顿第一定律
当合外力为零时(微重力状态下),静止的物体将继续静止,运动的物体则将继续以原来的速度做匀速直线运动,直到外力迫使它改变运动状态为止。
“天宫课堂”不仅展示了宇宙间的奥秘,让我们看到更多太空环境下的科学实验,还展示了高科技的实验设施,让我们每个人都感受到了中国航天技术迈出了一大步。
你还想了解关于航天哪些事情?下次我们一起去看空间站里有什么高科技?航天员在空间站的一天是怎么过的?欢迎留言,也欢迎持续