天宫课堂第二课实验原理

昨天下午的天宫课堂大家都看了吗?虽然我们当中绝大部分人都没机会去太空体验宇航员的生活，但是由宇航员们在中国空间站为我们同步直播的太空实验也是非常有趣的哦~你知道这些实验的原理是什么吗?

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。

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。