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创建时间:2022-10-14当前位置: 首页 >> 科学普及 >> 双碳与生活

太空中违反直觉的“旋转”,在地球上也有实现的可能!专家解析“天宫课堂”的科学原理

10月12日,“天宫课堂”第三课在中国空间站正式开讲。神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲面向广大青少年进行太空授课,这是中国航天员首次在问天实验舱内进行授课。这一次,科研人员所做的实验,很多都能在地球上进行,在太空中,这些实验又有什么新变化?扬子晚报/紫牛新闻记者特邀多位专家,解析天宫课堂背后的科学原理。

水管越粗液体反而上升越慢,这是“毛细现象”

航天员陈冬、刘洋展示了失重环境下液体显著的“毛细现象”。在太空中,三根粗细不同的塑料管,同时放入装满水的培养皿,管内加了黄颜料的液体不断上升,直到管顶。和我们预想的并不一样,相对较粗的塑料管中,液体上升的速度并不算快,反倒是最细的一根塑料管,液体上身速度最快。

“这个实验叫做毛细效应实验,它展示了失重环境下液体显著的毛细现象。”南京航空航天大学教授李晋斌科普道,毛细现象是指液体在细管状物体内侧,由于内聚力与附着力的差异,克服地心引力而上升的现象。管的内径越细,毛细现象越明显。

专家介绍,毛细现象在生活中其实随处可见。如十多米的大树,它根部的水分和养分都是极细的毛细管向上输送到树梢的。相比起同学们在地面做的实验,太空的毛细效应实验没有了重力的束缚,毛细效应的表面张力作用会更加明显,这也是太空中液体能够升至管顶的原因,“在地面上,当液体受到向上张力跟液柱所受重力相等时,液体就会停止上升,达到平衡。”李晋斌说。

别看这个实验简单,里面涉及的原理还是相对复杂的。科学家需要研究这些看似简单的现象,然后利用相关原理去解决遇到的问题。如,航空器发动机的燃料储箱、高空热管都利用了毛细作用。


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