太空科学课（十四）——在太空如何水油分离

　　文/ 太空熊猫君

　　还记得在之前的天宫课堂中，航天员展示的乒乓球浮力实验吗？当我们将密度比水小的固体放入水中，由于浮力的作用，固体就会上浮。那如果是将一种液体放入另一种液体中，会发生什么现象呢？

　　我们知道，食用油的密度比水小，而且油和水不能相溶，所以当我们将油和水混合后，食用油会自然向上方运动，与水截然分开。这其实也是由于水的浮力作用，油的密度比水的小，在水中受到了水的浮力，自然就浮在上面了。地面上的同学们用实验证明了这一点：将食用油倒入水中，充分摇晃混合之后，一旦水瓶静止下来，食用油就会快速浮上去。而在太空中，王亚平也同样摇了摇水油混合物，但是食用油却没有上浮，而是以无数个小油滴的形式混合在水中，瓶内是一种浑浊的混合液体。太空中水油不分离的原因也很简单，浮力其实是由于溶液受到重力的作用、产生压力差而形成的。空间站中的物体处于失重状态，不会受到向一个方向的浮力，油滴也就无法上浮。

　　天宫课堂展示这个实验，其实是为了引导同学们思考一个问题：在太空我们想要把混在一起的水油分离开，要如何操作呢？大家可以先自己思考一下。

　　你想出办法了吗？虽然物体在空间站中失重，但是我们可以制造出一些和重力等效的运动。例如将水瓶甩动转起来，用课堂中那位同学的说法就是，制造出一个“水流星”。我们知道，当我们把物体快速旋转起来的时候，由于惯性的作用，物体会产生一种背离旋转中心的运动趋势，这本质不是一种力，不过我们暂且把它叫作离心力，这样可以方便我们进行分析和计算。没错，我们用离心力代替重力，甩动水瓶让水瓶中的油和水都产生向外运动的趋势，水的密度更大，就会被甩到更外侧的位置上，水油就分离开啦。

　　王亚平邀请叶光富来操作这个实验，随着叶老师将绑在线上的水瓶快速旋转甩动几十秒后，果然水瓶中的水和油就分离开了。

　　刚才这个实验，其实是为了给大家展示离心机的原理。王亚平还为我们展示了太空离心机，中国空间站里面的航天员会用它来完成血样、尿样等医学样本的分离和制备工作。原来高端复杂的科研设备，背后也都是生活中常见的科学原理呢！

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