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南京工业大学 - 《南京工业大学报》

“天宫课堂”再度开课!我校教师解读太空实验背后的奥秘

2022-04-01     浏览(73)     (0)

“天宫课堂”再度开课! 3 月 23 日下午,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站顺利开讲,这是中国空间站第二次太空授课,也是中国航天员第三次进行太空授课。 失重的授课环境下, 不少原本在地球上只能靠想象或者计算机模拟来完成的实验画面,在太空中真实“上演”,让听课学生大呼“神奇”。

“天宫课堂”的头一个实验是“太空冰雪”的诞生。 航天员王亚平挤出一滴液体, 用一根小棍在液体里轻轻一点,球体瞬间开始“结冰”,几秒钟就变成通体雪白的“冰球”。 王亚平用手摸了摸“冰球”,它竟然是温热的!

这到底是怎么回事? 我校化工学院副院长陈小强教授告诉记者,实验的“玄机”其实就在于王亚平挤出的这滴特殊的液体。 这是一种名叫过饱和乙酸钠溶液的液体, 航天员点进液体的小棍子上其实沾着一些晶体粉末,晶体粉末随着小棍“点进液体”的过程进入液体内,成为过饱和乙酸钠溶液结晶的“种子”,从而引发了溶液的结晶,析出三水合乙酸钠晶体,也就是我们见到的“结冰”外表状态。“冰球”听上去就挺冷的,为什么还会是温热状态?陈小强解释,过饱和乙酸钠溶液在结晶的过程中会释放热量,航天员摸到的“温热”,其实就是结晶过程所释放的热量。

这个实验听上去玄乎,其实,我们在地球上也能做。“将小苏打或者食盐溶在水中,液体达到一定的过饱和状态时,放入一些晶核,同样可以实现结晶这一过程。”陈小强介绍,实验虽然不算罕见,但对于实验环境的纯净要求却有点高。“航天员王亚平从袋子里挤出过饱和乙酸钠溶液时,曾先后试验了两次,‘水球’都直接在袋子的管口结晶。这就说明,液体到达管口时,其实已经有晶核进入,提前开始了结晶这一过程。 ”

“结晶是化学中一个重要的实验过程。 ” 陈小强说:“这个实验在太空中进行的优势在于, 由于失重环境,结晶过程可以均匀分布在液体内部,但在地球上,结晶受到重力影响, 晶体生长的质量可能不如空间晶体生长那么完美。 ”

甜子