Свет заставил воду испаряться без нагрева
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН определили, при каких условиях квазиклассические модели водородной плазмы начинают давать нефизичные результаты. Ученые показали, что при достаточно сильном взаимодействии частиц такие модели перестают правильно учитывать квантовые эффекты, связанные с принципом Паули. В результате в расчетах возникают нефизичные электрон-ионные кластеры, а моделируемая система теряет устойчивость.
Исследователи из США выяснили, что Луна могла возникнуть практически сразу после гигантского столкновения прото-Земли с планетой Тейя, а не собираться месяцами из диска обломков. Ключевым фактором назвали геологический материал пород, который прошлые модели не учитывали.
Птичьи голоса считаются важной частью природного звукового ландшафта, однако одни из них кажутся людям приятными и успокаивающими, а другие — резкими и тревожными. Эксперимент с записями 123 видов показал, что людям больше нравится негромкое и разнообразное пение без очень низких тонов и широких перепадов высоты.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Мумии сохраняют следы не только болезней и травм, но и самих процедур, которым подвергали тела после смерти. Компьютерная томография головы мумии, много десятилетий пролежавшей в музее, раскрыла не совсем привычный способ извлечения мозга и другие детали бальзамирования.
Инженеры компании HONOR выпустили смартфон с кремний-углеродной батареей на 7000 миллиампер-часов, сохранив толщину устройства в пределах 7,8 миллиметра. Разработка доказала, что переход на кремниевые аноды окончательно решил проблему громоздких аккумуляторов высокой емкости.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии