Нас этому не учили. Вода может испаряться без нагрева, но потребуется нечто иное

Фото: Getty Images

На уроках естествознания в начальной школе нас учили, что для испарения воды необходимо наличие тепла. Однако теперь новое исследование ученых показывает, что это вовсе не обязательное условие — команда пришла к выводу, что существует нечто еще, способное испарять воду, и даже эффективнее, чем нагрев, пишет New Atlas.

В ходе работы команда из Массачусетского технологического института сделала удивительное открытие: свет сам по себе способен испарять воду. Причем он справляется с этой задачей намного эффективнее, чем тепло. Авторы исследования считают, что их открытие может улучшить наше понимание природных явлений, а также улучшить системы опреснения воды.

Известно, что испарение происходит, когда молекулы воды вблизи поверхности жидкости поглощают достаточно энергии, чтобы уйти в воздух в виде газа — водяного пара. Как правило, источником энергии выступает тепло, однако в случае круговорота воды на Земле это тепло в основном исходит от солнечного света.

Однако в последние несколько лет разные группы ученых стали замечать расхождения в своих экспериментах, касающихся воды в гидрогелях. Ученые начали замечать, что порой вода испарялась с гораздо большей скоростью, чем это было возможно при условии количества тепла, которому она подвергалась. Причем теоретическая максимальная скорость иногда превышалась втрое. Именно поэтому в новом исследовании ученые решили сосредоточиться на понимании того, почему это происходит.

Изначально они провели несколько базовых экспериментов и заподозрили, что избыточное испарение, по-видимому, вызвано самым светом. Идея ученых заключалась в том, что вода на самом деле не поглощает свет — именно поэтому мы можем видеть сквозь воду на приличную глубину, если она чистая. Эта идея кажется весьма удивительной, но похоже правдива.

Чтобы проверить свою гипотезу, команда поместила образец гидрогеля в контейнер на весах, а далее последовательно подвергала его воздействию света разной длины волн. Они также измеряли количество массы, которое гидрогель терял с течением времени в результате испарения. Отметим, что оборудование контролировалось, а освещение было экранировано, чтобы предотвратить попадание тепла в систему.

В результате ученые действительно заметили, что вода ускоряется со скоростью, намного превышающей допустимую температуру. Предполагается, что степень испарения меняется в зависимости от длины волны света. При этом максимум достигается при длине волны зеленого света. Авторы исследования отмечают, что эта зависимость от цвета фактически доказывает, что испарение воды не было связано с теплом.

После этого команда повторила эксперимент в темноте, используя электричество для подачи к гидрогелю того же количества тепла, что и световом эксперименте. Результаты свидетельствуют о том, что скорость испарения воды оставалась в пределах температурного предела и они была намного ниже той, которая достигается при воздействии света.

Авторы исследования назвали это явление "фотомолекулярным эффектом" и предположили, что фотоны света потенциально способны "отщеплять" кластеры молекул воды вблизи поверхности жидкости. Несмотря на то, что все эксперименты ученых были проведены лишь в лабораторных исследованиях, они считают, что этот процесс также может происходить и в природе, например, в облаках или на поверхности моря. Впрочем, даже в этих условиях, тепло, вероятно, все еще выполняет большую часть работы.

Авторы исследования также считают, что сделанное ими открытие может быть использовано для повышения эффективности таких систем, как опреснение или испарительное охлаждение.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform