Myslíte si, že rozumíte vypařování? Zamyslete se znovu, říká MIT

Všichni víme, že voda se vypařuje, když teplota stoupá, ale výzkumníci právě ukázali, že ve hře je ještě jeden faktor. Průlom by mohl vyřešit dlouhotrvající záhady atmosféry a vést k budoucímu technologickému pokroku.

Tým MIT zjistil, že světlo ve viditelném spektru stačí k tomu, aby molekuly vody uvolnily na povrchu, kde se setká se vzduchem, a poslalo je pryč. Jinými slovy, i když je pravda, že k vypařování dochází všechny ty roky kvůli kolísání teploty, voda se také mění v páru pouze silou světelných paprsků.

Vědci tento proces nazvali „fotomolekulární efekt“ podle fotoelektrického jevu, který vysvětlil Einstein v roce 1905, kdy částice světla mohly uvolnit elektrony z atomů v materiálu, na který dopadají.

„Zjištění odpařování způsobeného světlem místo tepla poskytuje nové rušivé poznatky o interakci světla a vody,“ říká Xiulin Ruan, profesor strojního inženýrství na Purdue University. Ruan nebyl zapojen do studie MIT, která byla publikována v časopise PNAS.

„Mohlo by nám to pomoci získat nové poznatky o tom, jak sluneční světlo interaguje s mraky, mlhou, oceány a dalšími přírodními vodními útvary, aby ovlivnilo počasí a klima,“ dodal. „Má významné potenciální praktické aplikace, jako je vysoce výkonné odsolování vody solární energie. Tento výzkum patří mezi vzácnou skupinu skutečně revolučních objevů, které nejsou komunitou hned široce přijímány, ale jejich potvrzení trvá dlouho, někdy i dlouho.“

Řešení záhady

I když se rozdíl mezi odpařováním způsobeným světlem a odpařováním způsobeným teplem nemusí zdát velký, výzkumníci tvrdí, že by to mohlo mít nejen velký dopad na způsob, jakým budou budoucí projekty odpařování prováděny, ale že by to mohlo také vysvětlit dlouhou stálý rozpor zahrnující mraky.

Zřejmě asi osm desetiletí měření týkající se způsobu, jakým mraky absorbují sluneční světlo, často ukazují, že absorbují více slunečního světla, než je podle fyziky možné. Fotomolekulární efekt na tyto mraky – který způsobuje dodatečné, neočekávané vypařování – by mohl pomoci vyřešit hádanku.

Bryce Vickmark

Ujišťování

Protože objev odpařování na základě světla byl tak pozoruhodný, vědci z MIT provedli 14 různých ověřovacích experimentů, které všechny toto zjištění podpořily. V průběhu tohoto procesu pomocí laserového světla zjistili, že nejsilnější vypařovací efekt nastal, když světlo, které bylo polarizováno zvláštním způsobem známým jako příčná magnetická polarizace, dopadlo na hladinu vody pod úhlem 45°. Také to bylo nejsilnější se zeleným světlem, což tým překvapilo, protože to je barva, díky které je voda nejprůhlednější, protože s ní nejméně interaguje.

„Pozorování v rukopisu ukazují na nový fyzikální mechanismus, který zásadně mění naše myšlení o kinetice vypařování,“ říká Shannon Yee, docent strojního inženýrství na Georgia Tech, který s touto prací také nebyl spojen. „Kdo by si pomyslel, že se stále učíme o něčem tak běžném, jako je odpařování vody?“

Na výzkumníky se již obrátily společnosti, které se domnívají, že by fotomolekulární efekt mohl pomoci jejich podnikům, včetně jedné, která by jej chtěla použít k sušení papíru v továrně, a další, která se snaží tento proces využít k odpařování sirupu. I když by takové aplikace mohly být možné, vědci se domnívají, že více práce exponenciálně prospěje jejich zjištěním.

„Tento jev by měl být velmi obecný a náš experiment je ve skutečnosti jen začátek,“ říká spoluautor studie a profesor energetického inženýrství MIT Gang Chen. „Experimenty potřebné k prokázání a kvantifikaci efektu jsou velmi časově náročné. Existuje mnoho proměnných, od pochopení vody samotné až po rozšíření na další materiály, jiné kapaliny a dokonce i pevné látky.“

Zdroj: MIT