科學家感到困惑：太空中煮水會發生與地面上完全顛倒的現象

「加熱水，會促使它變成氣體」我想哪怕是一個小孩子都懂得這個道理。不過，當這套動作在國際空間站上重複時卻發生了與在地面上完全顛倒的現象。

平時在地面上燒水時，蒸汽在熱端產生，冷卻凝結在溫度低的地方。但在國際空間站上，宇航員們卻發現，哪怕熱端的溫度高出液體的沸點160K，蒸汽仍會在熱端凝結，這一反常的現象連空間站上的科學家也感到困惑。

在地球上，液體-氣體這個體系依靠「對流」使熱量均衡，簡單來講就是熱的部分上升，冷的部分下沉，這樣冷熱部分在運動中便會互相「摻和」，使熱量能夠在整個體系中逐漸趨於均勻分部的態勢。

而在微重力環境中，由於缺失了重力因素，這套系統並不會運轉地很好。

在空間站設計之初，科學家便注意到了在微重力環境下，煮水似乎會產生異常常的現象。因此，在國際空間站中，安裝有一種名為「熱管」的設備，以實現像「對流」那般的熱量擴散。

在熱管投入使用之前，人們往往是使用機械泵，以強行將冷熱混合并交換熱量。而熱管內部的真空中含有少量特殊的冷凝液，液體會很容易地在熱端蒸發，然後在冷端凝結，使熱量完美傳遞。同時冷凝下來的液體還會透過「毛細現象」重新回到熱端，循環往複。

所謂「毛細現象」，就是液體表面張力與內壓強差平衡的過程。我們都知道盛放在管中的液體液面會向下凹，而這向下凹的部分會給下面的液體一個向上的拉力，這樣在進入毛細管中時，凹頁面會拉動下面的液體持續上升，在拉力與重力平衡時停止。

毛細現象示意圖

整個系統看似完美，但是最近來自紐約倫斯勒理工學院的科學家卻發現，這套熱管實際上並不能很好地完成它的任務。實際上，冷凝液的蒸汽完全是在做與預期相反的工作。

一般意義上，熱管分為熱蒸發端、冷凝結端以及中間隔熱端。研究人員認為，在微重力的特殊環境下，傳統的熱管結構已經無法滿足對於熱量的平衡。

越熱越凝結。

熱管故障率持續增加使研究人員注意到熱量的持續輸入會使冷凝液繼續凝結在熱端，而非預期中迅速蒸發並凝固到冷端。為了搞清楚究竟發生了什麼，空間站上的宇航員們才進行了文初的實驗。他們發現，即便是溫度已經高出了戊烷沸點160開爾文，蒸汽仍然會在熱端凝結。為了實驗安全，科學家們在沸點以上160開爾文時停止了實現。整個實驗中，熱管的熱端都充斥著過熱的液體，但讓人牙根痒痒的是，那些液體就是不蒸發。研究人員並不完全知道發生了什麼。有關的猜測指出，可能在熱管中發生了「馬蘭格尼效應」。

由於冷熱端液體表面張力的不同，原本設計用於將冷凝液轉移回熱端的毛細管卻成為了熱端液體「拉回」冷端液體的通道。這種流動使蒸汽在熱端得以接觸到從冷端「拉」過來的溫度較低的液體，從而在熱端凝結而非冷端。實際上這種現象在地球上也有發生，只不過是重力限制了冷（液）熱（氣）的運動方式因此發生的規模十分有限。

研究人員目前正在考慮如何進一步改進熱管以解決該問題，下一步他們打算在熱管的冷凝液中添加其他的化學成分以測試流體混合物能否在熱管中優良地運作。

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