Традиционно испарение воды происходит, когда молекулы на поверхности жидкости получают достаточно энергии, чтобы превратиться в газообразную форму, высвобождая водяной пар. Однако исследователи из Массачусетского технологического института продемонстрировали, что тепло – не единственный источник энергии для этого процесса. Они обнаружили, что свет может эффективно испарять воду, даже превосходя эффективность тепла.
Смотрите также Адронный коллайдер, подвинься: ученые создали ускоритель частиц размером с монету
К этому открытию ученые подтолкнули наблюдение во время недавних экспериментов с гидрогелями, которые обнаружили несоответствие между скоростью испарения и подведенным теплом. Исследователи поняли, что нечто фундаментальное в физике испарения было не до конца понятным, что побудило их углубиться в это возрастное явление
К чему привели эксперименты
Первоначальные эксперименты указывали на свет как на потенциальную причину ускоренного испарения воды, а не на несущую тепловую энергию. Особенно интригующим этот вывод делает то, что вода прозрачна для видимого света, что бросает вызов нашему привычному пониманию этого процесса.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые провели эксперименты, в которых образец гидрогеля подвергали воздействию света разной длины волн и тщательно измеряли скорость потери массы в результате испарения. Во избежание теплопередачи образец был изолирован от любого внешнего оборудования и ламп.
Результаты этих экспериментов подтвердили, что вода испарялась со скоростью, значительно превышающей тепловую границу, и на эту скорость влияла длина волны использовавшегося света с пиком на длине волны, связанной с зеленым светом. Эти выводы еще раз подчеркивают, что испарение не зависит исключительно от теплоотдачи.
Ученые подтвердили свои выводы
Чтобы подтвердить свои результаты, исследователи повторили эксперимент в полной темноте, применяя электрический нагрев к образцу гидрогеля. На этот раз известные принципы физики сработали, и объем испарившейся воды вложился в ожидаемые термодинамические границы, заметно меньшие, чем при облучении только светом.
Авторы исследования назвали это вновь открытое явление "фотомолекулярным эффектом", предположив, что фотоны света могут смещать кластеры молекул воды на поверхности жидкости. Если этот процесс происходит естественным образом, он может иметь далеко идущие последствия для наших климатических моделей, потенциально влияя на наше понимание влияния солнечного света на океаны и облачный покров.
Читайте на сайте Дирижабли возвращаются: основатель Google получил разрешение на первый полет
Ученые, стоящие за этим революционным открытием, получили грант на дальнейшее изучение этого явления с потенциальным практическим применением на горизонте. Это открытие может проложить путь к более энергоэффективным системам опреснения, превосходящим существующие тепловые методы. Поскольку наше понимание влияния света на испарение воды продолжает развиваться, оно обещает изменить разные аспекты науки и технологий.