在“天宫”上科学实验课

2022-04-28 11:51
大科技·百科新说 2022年2期
关键词:水球泡腾片水膜

由 宇

2021年10月,神舟13号飞船成功发射,3位宇航员入驻天宫空间站,开启为期半年的太空生活。12月9日,他们作为老师,与地球上的中国青少年进行实时交流,开启“天宫课堂”的第一课。

在地球上,把一个乒乓球按进水里,乒乓球会上浮至水面;但在空间站,乒乓球浸入了水中,却没有浮起来。

浮力是随着重力产生的。乒乓球因重力而下沉,把水往下压,而水为了对抗这股压力,才对乒乓球产生了向上的浮力。而在太空,没有重力,球没有压迫水,也就没有浮力,球可以停留在水体的任意位置,就看宇航员把球放置在哪个位置,放在水体中间,兵乓球便乖乖地悬在了中间。

别说是乒乓球了,如果你在太空中将一个铁球放进水里,它也不会沉下去。

你吹过泡泡吗?用一个空心的塑料圈在泡泡水里捞一下,圈内就会形成一张水膜。而在太空,不需要泡泡水,用普通的纯净水就可以制造水膜。

王亚平往水膜上放一朵纸折成的花,只见花瓣在水膜上自动展开,变成一朵更大的纸花。

拿走纸花,继续加水,水膜变得越来越厚,看起来像个放大镜,直至变成一个球体,像水晶球一样晶莹剔透。

水分子會努力保持特定的距离,分子之间离得太近,它们就把对方推开;离得远了,又赶紧拉住对方。在水的表面,随着蒸发,许多分子跃出水面,这就导致水面的分子变得很稀少。于是,水分子争先恐后地手拉着手,形成一种向内聚拢的力,这就是表面张力。

不管是在地球还是太空,表面张力都存在,但在地球上,液体分子还会被重力拉扯,经常不得不松开“手”;但在太空的失重环境下,水的表面张力会大显神威,因此能形成水膜乃至水球。

泡腾片是一种含有维生素的小药片,把它泡进水杯里,它在溶解的过程中会产生许多小气泡,不断浮出水面,就像沸腾了一样。但在空间站,王亚平把泡腾片放进水球里后,水球中产生了很多小气泡,却没有离开水球,而是一直在水球内涌动,看上去十分热闹。

泡腾片中的一些成分会在水中发生反应,生成不稳定的碳酸,碳酸很快就会分解,产生二氧化碳气泡。在地球上,气泡由于浮力而冒出水面,但在失重的太空,浮力消失了,再由于表面张力,水球表面的水分子手拉着手,形成一个包围圈,气泡便无法冲出水球的束缚了。

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