В необычных экспериментах исследователи показали, что тепло не обязательное условие для испарения воды.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) сделали удивительное открытие: свет сам по себе способен испарять воду, причем даже эффективнее, чем тепло. Это явление, по-видимому, влияет на формирование и эволюцию тумана и облаков, его нужно учитывать в климатических моделях и использовать в установках для опреснения воды.
Классическая теория, знакомая всем со школы, говорить, что испарение происходит, когда молекулы воды вблизи поверхности жидкости поглощают достаточно энергии, чтобы уйти в воздух в виде водяного пара. Как правило, источником энергии для этого процесса является тепло, для круговорота воды на Земле это тепло исходит в основном от солнечного света.
Но в последние несколько лет разные группы ученых при проведении экспериментов с гидрогелями заметили расхождения теории и практики. Вода испарялась с гораздо большей скоростью, чем это было возможно, исходя из количества тепла, которое она получала. Иногда испарение в три раза превышало теоретическую максимальную скорость.
После нескольких базовых экспериментов физики из MIT заподозрили, что избыточное испарение вызвано самим светом. Идея удивительна, потому что вода не поглощает свет. Чтобы проверить свою гипотезу, ученые поместили образец гидрогеля в контейнер на весах, последовательно подвергли его воздействию света разной длины волны и измерили, как меняется масса. При этом освещение было экранировано, чтобы предотвратить попадание тепла в систему.
Испарение воды из гидрогеля под воздействием зеленого излучения. Видео: Yaodong Tu et al., PNAS
Результаты показали, что вода действительно испарялась со скоростью, намного превышающей допустимую температуру. Степень испарения менялась в зависимости от длины волны света, достигая максимума для зеленого света. Эта зависимость от цвета доказывает, что испарение не связано с теплом.
Затем исследователи повторили эксперимент в темноте, используя электричество для подачи к гидрогелю того же количества тепла, что и в световом эксперименте. Скорость испарения воды оставалась в пределах температурного предела и намного ниже той, которая достигается при воздействии света.
Команда назвала новое явление «фотомолекулярным эффектом» и предположила, что фотоны света потенциально могут «отщеплять» кластеры молекул воды вблизи поверхности жидкости. Хотя до сих пор это наблюдалось только в тщательно контролируемых лабораторных условиях, исследователи говорят, что это может происходить и в природе, например, в облаках или на поверхности моря, хотя в этих условиях тепло, вероятно, все еще выполняет большую часть работы.
Читать далее:
Посмотрите, как по-разному видят Крабовидную туманность «Уэбб» и «Хаббл»
Существование менопаузы у шимпанзе переворачивают представления об эволюции человека
Самая водоотталкивающая поверхность в мире удивила собственных изобретателей
На обложке: Изображение от Freepik