Новое исследование по испарению воды может поставить под сомнение то, чему нас учили в школе. Всем известно, что тепло вызывает испарение воды, но исследователи из Массачусетского технологического института доказали, что может существовать еще один механизм испарения, который все это время оставался незамеченным. Их эксперимент, по-видимому, показывает, что свет видимого спектра также может вызывать испарение. Более того, некоторые длины волн света вызывают большее испарение, чем другие.
Классический тепловой механизм испарения - это фундаментальная физика: тепло передает энергию молекулам воды, что заставляет их ускоряться до тех пор, пока они не приобретут достаточно энергии для преодоления водородных связей и перехода из жидкого состояния в газообразное. Мы можем подсчитать, какой объем испарения должен произойти при определенном количестве затрат энергии, и математические результаты совпадают с реальностью. Итак, мы знаем, что это основной способ испарения. Скорее всего вы подумали, что свет может передавать небольшое количество тепловой энергии, но исследователи утверждают, что им удалось обнаружить нечто иное.
В ходе исследования команда насыщала гидрогели водой. Эти пористые материалы хорошо удерживают большие объемы воды, но они также полны микротуннелей и укромных уголков, которые увеличивают площадь поверхности, где могут встретиться воздух и вода. Это важно, поскольку испарение происходит при взаимодействии воздуха и воды. Они подвергли гидрогели воздействию видимого света и обнаружили, что некоторые тесты дали вдвое больше испарения, чем можно было бы ожидать от тепла.
Электромагнитный спектр с видимым светом в центре.
Как мы можем быть уверены, что это не просто тепло от другого источника? Во-первых, цвет света, по-видимому, влияет на скорость испарения. К примеру, зеленые волны света дают наибольшее испарение. Если бы это было связано только с теплом, то все длины волн давали бы одинаковый эффект. Кроме того, при переключении света на обогреватель ученые обнаружили, что избыточного испарения не происходит
Исследователи проанализировали водяной пар, выходящий из гидрогеля, чтобы понять этот механизм. Они обнаружили доказательства того, что молекулы воды выходят из гидрогеля волнами, когда группы молекул разрушаются и испаряются вместе. Это отличается от теплового испарения, которое происходит по одной молекуле за раз.
Исследование прошло рецензирование и опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Однако это всего лишь одно исследование, и некоторые важные аспекты в нем еще не учтены. Например, команда не знает, как видимый свет вызывает испарение воды. Тем не менее, мы уже видели много примеров необычного поведения воды. Если последующие исследования подтвердят этот эффект, то мы можем иметь дело с совершенно новым механизмом испарения. Это может оказать влияние на науку о климате, накопление энергии и очистку воды.