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2021年秋季开学第一课 ， 在天宫空间站出差的三名航天员为孩子们送上了两个科学实验 ， 其中一个就是挑战“用筷子喝茶” 。 航天员先是将保鲜袋中的茶水挤出来 ， 让一大滴液体漂浮在空气中 ， 汤洪波小心地用筷子夹起茶水送入口中 。
汤洪波用筷子夹起茶水
喝茶喝水 ， 我们通常都是倒进水杯或者碗里 ， 然后端起来喝 。 但航天员们在空间站里喝水大多使用水袋 ， 这是因为空间站处于微重力环境 ， 水很难在杯子里老实呆着 ， 它会漂浮到空中 ， 一不小心便飞得到处都是 。 空间站四壁都是精密的科学仪器 ， 一旦进了液体会造成大麻烦 ， 所以航天员喝水都是使用可以挤压、方便吸吮的软包装容器 。
2013年王亚平展示水的表面张力
朋友们或许还记得 ， 2013年神舟十号太空任务时 ， 航天员王亚平开设“太空讲堂” ， 就已经在天宫一号里做过类似的实验：先让水在空中慢慢聚集成一个球 ， 透过水球显示出航天员的倒影；王亚平还表演了太空吞水珠 。
既然类似的实验已经做过 ， 为什么时隔8年神舟十二号又要再做一次呢？难道在空间站里没有更多有趣实验了吗？
王亚平太空喝水
天和核心舱的最主要功能是为未来空间站提供控制支持 ， 它同时也是一个科学实验舱 。 在核心舱的中段安装了许多实验机柜 ， 比如人系统研究机柜、医学样本分析与高微重力科学实验机柜等等 。 神舟十二号以及未来的航天员除了要完成空间站的组装、测试调试任务外 ， 还需要利用这些设备对他们自己的身体进行测试 ， 做一系列复杂的生命科学实验 。
天和核心舱有多个生命科学实验机柜
航天员做的这些实验涵盖了太空生命科学的所有领域 ， 对我们未来星辰大海的漫漫征程有极大科学价值 ， 但这些实验过于先进 ， 中小学生们看不懂 。 为了引导孩子们对宇宙探索、对科学的兴趣 ， 科学家们需要设计一些好玩的、能够启发思考的科学实验——水就是中外航天员最喜欢使用的工具 。
用疏水表面触碰太空中的水珠
水是我们最常见的物质 ， 人每一天都需要补充水 ， 对于水你一定也有许多了解 ， 但这仅限于地球表面的水 。 水在太空中、在失重环境下到底是什么样的？在失去地球引力的影响之后 ， 水又有哪些神奇表现？这些现象背后究竟有哪些科学道理？追寻这些问题的答案 ， 恰恰就是对物理学的认知过程 。
在微重力环境下 ， 无论大小 ， 水都会自动地形成一个圆球形 ， 这是为什么呢？
水是由许许多多水分子凝聚在一起形成的液体 ， 水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 ， 并且氢原子与氧原子之间形成了一个弯曲结构 ， 这导致水分子表面电荷分布不均匀：氧原子这边略带负电 ， 氢原子那边带正电 。
水分子的极性与氢键
当两个水分子靠近时 ， 带正电的氢原子会被另一个水分子的氧吸引 ， 从而将两个分子拉到一起 ， 这就是物理学里常讲的“氢键” ， 水中所有的水分子之间都是通过氢键相连 。
水里的每一个水分子都通过氢键与周围4个其它水分子“牵手” ， 由于氢键的力比较强 ， 因此水的黏性很强；同时由于水表面的水分子上方是空气 ， 没有其它水分子 ， 这导致水分子与旁边其它水分子之间的结合力更强 ， 这种结合力被称为表面张力 。 在所有液体中 ， 除了汞 ， 水的表面张力是最强的 。
水表面张力的形成
由于有很强的表面张力 ， 水滴表面就像是有一张橡皮膜包裹着 ， 使水滴的表面积尽量地小 。 我们知道 ， 相同体积的物体 ， 圆球表面积最小 ， 于是水滴会自动团成圆球形状 。
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