Фізики відкрили дивовижну здатність світла випаровувати воду – для цього не потрібне тепло

Традиційно випаровування води відбувається, коли молекули на поверхні рідини отримують достатньо енергії, щоб перетворитися на газоподібну форму, вивільняючи водяну пару. Однак дослідники з Массачусетського технологічного інституту продемонстрували, що тепло – не єдине джерело енергії для цього процесу. Натомість вони виявили, що світло може ефективно випаровувати воду, навіть перевершуючи ефективність тепла.

Дивіться також Адронний колайдер, посунься: вчені створили прискорювач частинок розміром з монету

До цього відкриття вчених підштовхнули спостереження під час нещодавніх експериментів з гідрогелями, які виявили невідповідність між швидкістю випаровування та підведеним теплом. Дослідники зрозуміли, що щось фундаментальне у фізиці випаровування було не до кінця зрозумілим, що спонукало їх заглибитися в це вікове явище.

До чого привели експерименти

Початкові експерименти вказували на світло як на потенційну причину прискореного випаровування води, а не на теплову енергію, яку воно несе. Особливо інтригуючим цей висновок робить те, що вода прозора для видимого світла, що кидає виклик нашому звичному розумінню цього процесу.

Щоб перевірити цю гіпотезу, вчені провели експерименти, в яких зразок гідрогелю піддавали впливу світла різної довжини хвиль і ретельно вимірювали швидкість втрати маси внаслідок випаровування. Щоб запобігти теплопередачі, зразок був ізольований від будь-якого зовнішнього обладнання та ламп.

Результати цих експериментів підтвердили, що вода випаровувалася зі швидкістю, яка значно перевищувала теплову межу, і на цю швидкість впливала довжина хвилі світла, що використовувалося, з піком на довжині хвилі, пов'язаній із зеленим світлом. Ці висновки ще раз підкреслюють, що випаровування не залежить виключно від тепловіддачі.

Науковці підтвердили свої висновки

Щоб підтвердити свої результати, дослідники повторили експеримент у повній темряві, застосовуючи електричне нагрівання до зразка гідрогелю. Цього разу відомі принципи фізики спрацювали, і об'єм води, що випарувалася, вклався в очікувані термодинамічні межі, помітно менші, ніж при опроміненні лише світлом.

Автори дослідження назвали це нововідкрите явище "фотомолекулярним ефектом", припустивши, що фотони світла можуть зміщувати кластери молекул води на поверхні рідини. Якщо цей процес відбувається природним чином, він може мати далекосяжні наслідки для наших кліматичних моделей, потенційно впливаючи на наше розуміння впливу сонячного світла на океани і хмарний покрив.

Читайте на сайті Дирижаблі повертаються: засновник Google отримав дозвіл на перший політ

Вчені, що стоять за цим революційним відкриттям, отримали грант на подальше вивчення цього явища з потенційним практичним застосуванням на горизонті. Це відкриття може прокласти шлях до більш енергоефективних систем опріснення, що перевершують існуючі теплові методи. Оскільки наше розуміння впливу світла на випаровування води продовжує розвиватися, воно обіцяє змінити різні аспекти науки і технологій.