年3月23日,“天宫课堂”在我国的空间站中开讲。其中,太空“冰雪”实验、液桥演示、水油分离、太空抛物这几个实验,又一次唤醒了大家对于尘封已久的物理知识的思考。
在刚才,小编为大家讲解了冰墩墩走直线的——太空抛物实验。这其中应用的牛顿第一定律可以引申出无数原理。现在,小编为大家讲解一下剩下三个实验,“冰球”实验、油水分离、液体桥又分别蕴含着什么原理呢?
1、“冰球”实验
在这次的“天宫课堂”中,一颗晶莹剔透的热“冰球”实验,让无数小朋友留下了深刻的印象。然而,事实上,这个是最让人提心吊胆,也是让三位宇航员暗暗捏了一把汗的实验。这到底是怎么回事呢?
首先,王亚平将过饱和的乙酸钠溶液从储存袋里挤出,只见被挤出的液体立刻形成了一个悬浮的球体,浮在“天宫”空间站中。此时,王亚平用手中的毛杆去触碰小球,大家看到球体竟然开始结晶,变成了一个“冰球”。
我们都知道,结晶的过程是会放出热量的。因此,王亚平用手去碰下“冰球”,对电视机前的小朋友们说,其实“冰球”是热的。看似这个实验十分简单,但是,中国科技馆的吴彦旻专家告诉记者:该实验对过饱和溶液的状态要求是很高的。
既然专家都这么说,相信大家都明白了,这个实验很容易出现问题。那我们的宇航员为什么还要选择这个实验呢?科学家透露:原来我们引进了一个新的东西——叶光富拿的无容器材料实验柜。
吴彦旻专家介绍:熔炼的物质,事实上需要使用容器的承载材料——坩埚。但,事实上,坩埚的使用,会引入杂质。因此,当实验材料凝固时,会到坩埚杂质的受影响,从而导致实验数据不准。
叶光富宇航员拿的“无容器”材料实验柜顾名思义:不用容器盛放,让实验材料在悬空的状态下实现熔炼。因此,王亚平可以没有使用固水环,在悬浮的情况下,让溶液球在空中完成了结晶变化。
中科院的研究员解释道:容器对材料的影响可以说非常大。因为,在小球生长的过程中,由于浓度不一样。在地球的实验室中,实验时会分层。但是在微重力的时候,不会受到任何影响。当没有容器的束缚后,会生成纯度、结晶度更高的材料。
2、水油分离实验
众所周知,地球受到重力的影响,水和油会因为密度不同而出现分层的现象。但是,我们惊奇地发现,太空中的油水显然违背了我们的惯性认知。王亚平将装水油混合的瓶子摇晃后,水油没有分层,依然顽强地混合在一起。
直到“离心机”的启动,水油才成功的体现分层。这是因为太空的微重力环境产生的吗?那么,太空的微重力环境是怎么形成的呢?相信在大家的印象中,去了太空,肯定是失重,因为地球引力不够。
事实上,地球的引力远超过我们的想象。科学家解释道:“天宫”距离地面大约km。因此,根据计算,“天宫”的轨道高度产生的重力水平,并没比水平地面小很多,大约是水平面重力的88.5%左右。
但是,“天宫”的微重力环境与的飞行速度息息相关。目前,我们天宫的速度为7.7km/s,如果没有地球的引力作用,相信三位宇航员早就进行太阳系旅行了。因此,此时的引力刚好提供了向心力,保证飞船绕地运动。
既然这样,相信大家都有一个疑问,那为何不成为0重力,而要称作“微重力”?小编在这里给大家说:因为地球并不是一个均匀球体,各部分密度不同;因此,它对于空间站在不同位置的引力大小也有不同。
当然,空间站被地球的稀薄大气的影响,速度也是很难做到匀速恒定。因此,我们对此进行精确地称呼,就应该叫作:“微重力环境”。
相比于地面的实验,太空中这两个实验,很大程度上为我们演示了天地环境不同,带来的结果不同。最后一个液体桥,小编将在下一期为大家详细的讲解,并针对于大家好奇的究竟什么样的实验才能入选,这些问题和大家一一大家解答!最后,大家有什么想说的,欢迎在评论区留言!