“出差三人組”回家在即,他們在太空做的8個實驗值得一刷再刷

神舟十三號飛船“狀態良好三人組”已經在空間站中工作生活了5個多月,如今已經進入了“回家”的倒計時。從本週開始,他們就進入返回準備階段了,在這半年的太空生活中,“三人組”一共開了兩次“天空課堂”,做了8個太空實驗,讓我們一起來回顧一下。

2021年12月9日,“天宮課堂”第一講上,航天員王亞平在翟志剛、葉光富的協助下,做了四個和水有關的實驗。

1.浮力消失實驗

乒乓球能浮在水面上?

在地球上,這似乎是常識,但在太空裏呢?

王亞平老師把乒乓球放到水裏,乒乓球並沒有像平常一樣,浮在水面上,而是停留在了水中。

這是因為在太空失重環境下,浮力幾乎消失,所以乒乓球不能像在地面一樣浮起來。

2.水膜張力實驗

接下來,王亞平老師給學生展示了一個美麗的現象。使用一個金屬圈和一個水袋,把金屬圈輕輕地放入水袋,然後再慢慢地抽出,這時在金屬圈上形成一個大大的水膜。

在水膜上貼上王亞平與女兒在地球上折的花朵摺紙,花朵會發生什麼?

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在水膜的張力下,花朵旋轉着慢慢打開,我們得到了一朵在太空中綻開的花。

3.水球光學實驗

往剛才的水膜裏注水,水膜“鼓”起來如同一個水球。給水球中注入空氣,空氣在水球中形成一個氣泡。透過水球和氣泡就得到一個正立的王亞平和倒立的王亞平,這是怎麼回事?

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4.泡騰片實驗

將藍色顏料注入水球,水球慢慢變成藍色圓球。在地球上,將泡騰片放入水中,泡騰片分解的二氧化碳會釋放出大量水泡,水泡不斷湧出水面。

王亞平將半片泡騰片放入藍色水球,只見水球不斷變大,裏面不斷出現水泡,但是沒有氣泡從水球中跑出來。

黃色的泡騰片在藍色水球中慢慢分解,一如我們的地球。

在3月23日下午“天宮課堂”第二課上,翟志剛、王亞平、葉光富演示了四個實驗。

5.太空“冰雪”實驗

在太空中點水成“冰”,是王亞平演示的第一個實驗。當過飽和乙酸鈉溶液遇到沾有結晶核的棉棒時,瞬間就變成了温熱的“冰球”。

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王亞平用一根沾有結晶核的棉棒觸碰了這個小球,奇蹟發生了!

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“冰球”不冰,反而摸上去有點熱,是因為溶液在析出晶體時釋放出了熱量。

6.液橋演示實驗

液橋演示實驗”為同學們展示了表面張力的神奇作用。

首先,王亞平拿出了兩塊透明的液橋板。由葉光富將航天員平時所喝的飲用水慢慢傾倒在液橋板上。

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王亞平提起兩塊液橋板,讓它們表面的水球不斷靠近,直到靠在一起。一開始,兩個水球在剛開始相碰的時候不太相容。

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慢慢地,它們融合在一起,形成一座“小橋”。當王亞平再要把液橋板拉開——在表面張力的作用下,水將兩個液橋板連接在了一起。

你可以再觀察一下,橋的兩端哪一端比較粗?

7.水油分離實驗

王亞平手裏拿着的瓶子中裝了兩種液體,一種是透明的飲用水,一種是黃色的食用油。

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由於水的密度大於食用油,所以在地面當把兩種液體混合之後,油會浮在水的上面,形成穩定的分層現象。

但在太空,水油混合後,又會發生什麼?王亞平與地面課堂的同學,同時搖晃起了裝有水油液體的小瓶。

經過搖晃,天地課堂中的小瓶中,水油均已混合。可當靜置片刻後,地面課桌上的水油液體很快就在重力作用下穩定分層。可太空中的水油混合液,卻沒有分開。

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王亞平問現場同學:“在太空中,需要怎麼做,才能讓水油分離開?”

有同學回答:當掄起水杯做“水流星”運動時,水被甩到杯底了。由於水比油密度大,或許將小瓶子甩起來,水也會沉到瓶底,應該就能實現水油分離。

於是,葉光富就在天和艙內,甩起了小瓶子,啓動“人工離心機”。

的確,雖然失重環境下水油無法自然分離,但是它們的物理性質沒有發生改變,所以人們可以利用它們的密度不同,使用旋轉的方式,藉助離心作用,來使它們分離。

果然,天和艙內的水油混合物,也成功分離。

8.太空拋物實驗

首先,王亞平請出了最近的“頂流”冰墩墩。她先是輕輕空拋,讓墩墩在空中翻了個身。此時,冰墩墩並沒有像在地面上一樣下落。

接下來,她就和葉光富玩起了一來一回的“扔墩墩”遊戲。

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冰墩墩並沒有像在地面一樣下墜,而是沿着拋出的方向再做近似勻速運動。這跟牛頓第一定律所描述的現象相同的。

作者:沈湫莎 許琦敏

圖片:視頻截圖

編輯:沈湫莎

責任編輯:任荃

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