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中国物理学会在抖音开讲,陈征、魏红祥、吴彦旻讲解“天宫课堂”中的物理

3月25日下午,《科学1小时》系列活动之《大家说物理》第1期——“‘天宫课堂’里的物理” 在@中国物理学会 官方抖音账户直播开讲。太空授课科普专家组成员陈征、中国物理学会科普委员会主任魏红祥和中国科学技术馆科普影视中心副主任吴彦旻针,为大家分享了太空实验在现实生活中的样子以及背后的物理学原理。

在直播一开始,三位老师分享了前段时间参与“天宫课堂”等线上科普活动的经历,告诉大家科学实验背后的困难。“科学实验每次都成功其实是一种偶然”,陈征强调,不成功才是科学实验的常态,但是不成功或者意外并不意味着失败,因为新的发现往往都是在意外中诞生的。

接下来,三位老师首先给大家展示了“点水成冰”实验。实验中,将粘着部分醋酸钠晶体的玻璃棒伸入溶有醋酸钠的纯净水后,其顶端迅速出现一个白色小球,而且温度很高。原来,这是因为醋酸钠的溶解度具有随温度下降而迅速减小的特性,当温度较低的玻璃棒接触富含饱和醋酸钠的水时,充当凝结核的玻璃棒上就会附着大量醋酸钠晶体。在这个过程中,醋酸钠由液体变成固体,在相变的同时会释放出大量的热。

据老师介绍,“点水成冰”实验在现实生活中的一个具体运用是热敷袋,自动发热袋里面的液体就是醋酸钠的过饱和溶液,这种不稳定的状态遇到外界刺激后,会启动溶质的结晶过程,而此过程是放热的。

在太空授课时,关于水的表面张力实验激发了许多青少年的兴趣。本次直播中,三位老师通过高压电源搭建了一座“液桥”,再现了水神奇的表面张力。实验先是把两只灌满水的烧杯接近,使水面相连,之后将高压电源的两极分别连接两只烧杯,最后慢慢移开烧杯,在水的表面张力作用下,一座2厘米左右的液桥就形成了。

纯净水的电阻较大,水分子的排列会因为高压产生的强电场而变得整齐,分子间的异性相吸变得更加强烈。在实验中,陈征用火柴棒模拟水分子,当装着火柴棒的玻璃框加上高压电后,火柴棒的方向迅速地趋于一致,此时水分子之前的拉力便足以支撑起“液桥”。

直播最后,三位老师还做了“水油分离实验”。在空间站,由于失重的环境,水油不会自然分离;在地面,由于水和油的密度差不同,利用重力沉降原理将水油放置在一起就会有分层现象。陈征还补充道,把透明的水和油搅拌在一起会变成白色。这一过程为乳化,即当油以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的水中时,通过水油混合物的光就会发生畸变,反射到人眼中就是乳白色。

据悉,《科学1小时》活动由中国物理学会、北京师范大学科学教育学院联合出品。本期“天宫课堂”里的物理是《科学1小时》系列活动之《大家说物理》系列节目的第一期。接下来,中国物理学会邀请更多的科学家、大学生、物理爱好者等参与分享并通过抖音直播,带领大家了解前沿的物理实验,普及有趣的科学知识。

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