• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.11.2023
Игорь Байдов
1
9 058

Свет заставил воду испаряться без нагрева

4.6

Группа ученых из Массачусетского технологического института в новом исследовании показала, что для испарения воды наличие тепла вовсе не обязательно. Есть другой способ справиться с такой задачей, причем даже более эффективно, чем с помощью нагрева.

Испарение без нагрева
Клубы светлого конденсата на стекле — это испарение воды из гидрогеля под действием зеленого света без нагрева / © Yaodong Tu, MIT / Автор: Анастасия Кожевникова

Со школьной скамьи известно, что испарение вещества (переход из жидкого состояния в газообразное) происходит при его нагревании, при температуре ниже температуры кипения. Кинетическая энергия каждой молекулы вещества увеличивается настолько, что они могут преодолеть потенциальную энергию притяжения соседних молекул и вылететь из жидкости, проще говоря — превратиться в пар. Как правило, в таких случаях источником энергии служит тепло, которое в земных условиях приносится в основном солнечным светом.

В последнее время некоторые исследователи, экспериментируя с похожим на губку материалом, известным как гидрогель, столкнулись с некоторыми странностями. В частности, они заметили, что вода, которая содержалась в гидрогеле, «в состоянии покоя» испарялась в два-три раза быстрее, чем когда на нее воздействовали тепловой энергией. 

Чтобы узнать, в чем может быть причина столь странного испарения, команда ученых из Массачусетского технологического института (США) под руководством Яодонга Ту провела серию моделирований и экспериментов с гидрогелем, а также повторно изучила некоторые результаты исследований различных научных групп. Ученые пришли к неожиданному открытию. Оказалось, на границе раздела «воздух — вода» свет может напрямую вызвать испарение без нагрева. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Яодонг Ту и его команда поместили контейнер с гидрогелем, наполненным водой, на весы и последовательно подвергали его воздействию искусственного света с разной длиной волны. После чего отследили температуру над поверхностью гидрогеля и измерили массу, которую он потерял в результате испарения. Световые лампы ученые предварительно закрыли специальными экранами, чтобы исключить влияние тепла на систему.

Исследователи обнаружили, что вода испарялась гораздо быстрее, чем под воздействием тепла. Скорость испарения менялась от длины волны света и достигла максимума при длине волны зеленого света (от 500 до 565 нанометров). Авторы научной работы отметили, что эта зависимость от цвета не имеет никакого отношения к теплу, поэтому фактически подтверждает идею о том, что испарение воды связано именно со светом, а не с теплом.

Затем американские ученые воспроизвели этот же эксперимент в темноте, с помощью тех же материалов и установки, но с использованием электричества и без света. В новом опыте скорость испарения воды оставалась в пределах «тепловой нормы» и была намного ниже той, которая наблюдалась при воздействии света.

«Еще до начала нашего эксперимента мы предположили, что испарение вызывает именно свет. Пучки фотонов выбивают молекулы воды с ее поверхности, и происходит это только на разделе воздуха и воды, на поверхности гидрогеля», — пояснил Ту.

Авторы исследования уверены, что хотя их открытие было сделано в лаборатории, этот эффект будет наблюдаться и в окружающем мире, например на поверхности моря, каплях в облаках или тумане. Однако в природе тепло, вероятно, все равно будет выполнять основную часть работы по испарению вещества. 

Команда ученых назвала новое явление «фотомолекулярным эффектом» и сейчас работает над тем, чтобы найти способ его применения в реальной жизни. В частности, они планируют использовать это явление для повышения эффективности систем опреснения, работающих на солнечной энергии, а также изучить его влияние на изменение климата.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Позавчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

12 июля
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Позавчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

11 июля
Татьяна

Открытая недавно планета LHS 1140 b заинтересовала ученых как потенциально обитаемая. В новой работе канадские исследователи подтвердили, что это, скорее всего, мир с теплым океаном, окутанным насыщенной азотом атмосферой.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
Илья Дзен
01.11.2023
-
0
+
вероятно, вскоре где-то на просторах появится статья от "экологов", которые скажут, дескать углерод, выбрасываемый в атмосферу, увеличил количество зеленого спектра. От того и вода быстрее испаряется, и бури с ураганами все сильнее становятся. Ну и еще чего-нибудь накинут)
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно