Можно ли наблюдать процесс пузырькового кипения воды на космической станции в условиях невесомости? Ответ поясните.

Короткий ответ: да, можно — но «классического» бурного пузырькового кипения, как в чайнике на Земле, в невесомости не получится. Картина и физика сильно меняются, поэтому на МКС такие опыты проводят только в закрытых установках, а не «в кастрюле».

Почему так:

1. Нет подъёмной силы. На Земле пузырь, став легче жидкости, отрывается от нагретой поверхности и всплывает, унося тепло и обновляя жидкость у нагревателя. В микрогравитации плавучесть практически отсутствует, поэтому пузырям нечему «тянуть» их вверх.

2. Пузыри «залипают» на нагревателе. Они растут на центрах кипения и вместо того, чтобы отрываться, висят на месте, сливаются в крупные сферические образования и образуют паровую «шубу». Это резко ухудшает теплоотдачу: поверхность как бы «высыхает», растёт температура нагревателя и легко наступает режим, похожий на плёночное кипение.

3. Движение задают другие силы. В ход идут поверхностное натяжение и термокапиллярные (эффект Марангони) течения: градиенты температуры по границе «жидкость–пар» создают «ползание» пузырьков по поверхности, их колебания и непредсказуемые траектории. Без принудительного перемешивания/протока это слабая конвекция.

4. Нужны принудительные меры. Чтобы вообще увидеть устойчивое пузырьковое кипение и измерять его параметры, на станции используют:
   • закрытые ячейки/кюветы с контролем давления и температуры;
   • капиллярные геометрии, которые «удерживают» воду там, где нужно;
   • принудительный поток жидкости или вибрации, чтобы помогать пузырям отрываться;
   • высокоскоростные камеры и тепловые датчики для наблюдения.

Что увидит наблюдатель: отдельные почти сферические пузыри зарождаются, растут симметрично, долго не отрываются, склонны слипаться в один большой «баллон» у нагревателя; возможны медленные дрейфы из-за температурных градиентов и «микроускорений» станции. Видимого «кипения» с фонтаном пузырьков вверх не будет.

Итог: наблюдать пузырьковое кипение воды в невесомости можно, но оно протекает не так, как на Земле, и требует специально спроектированных, герметичных экспериментальных установок с управляемым потоком/капиллярной фиксацией, иначе процесс быстро деградирует в плохо теплоотводящий паровой слой.