Испарение происходит, когда молекулы воды вблизи поверхности жидкости поглощают достаточно энергии, чтобы улетучиться в воздух в виде газа – водяного пара. Как правило, источником энергии является тепло, и в случае условий на Земле это тепло поступает в основном от солнечного света.
Вода может испаряться при помощи одного только света без нагревания
Вопреки тому, что мы все изучали на уроках естествознания в начальной школе, оказывается, что для испарения воды может и не требоваться тепло! Ученые из Массачусетского технологического института сделали удивительное открытие, что один только свет может испарять воду и делает это даже эффективнее, чем тепло.
Unsplash
Кажется, пора переписывать учебники физики
Но за последние несколько лет разные группы ученых заметили расхождения в своих экспериментах. Вода, по-видимому, испарялась с гораздо большей скоростью, чем это было возможно, исходя из количества тепла, которое она получала.
В рамках нового исследования ученые решили выяснить, что же происходит. После нескольких элементарных экспериментов они заподозрили, что избыточное испарение вызывает сам свет.
Свет и вода
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые поместили образец гидрогеля в контейнер на весах, а затем последовательно подвергли его воздействию света с различными длинами волн и измерили массу, которую он терял в результате испарения. Оборудование тщательно контролировалось, а лампы были экранированы, чтобы предотвратить попадание тепла в систему.
Удивительно, но вода испарялась со скоростью, намного превышающей допустимый температурный предел! Степень испарения, по-видимому, варьировалась в зависимости от длины волны света, достигая максимума на длине волны зеленого света (от 500 до 560 нм).
Затем исследователи повторили эксперимент в темноте, используя электричество для воздействия на гидрогель того же количества тепла, что и в эксперименте со светом. Скорость испарения воды оставалась в пределах температурного предела и была намного ниже той, которая достигается при воздействии света.
Команда назвала новое явление «фотомолекулярным эффектом» и выдвинула гипотезу, что фотоны света потенциально могут «расщеплять» скопления молекул воды вблизи поверхности жидкости. Хотя до сих пор это наблюдалось только в тщательно контролируемых лабораторных условиях, авторы говорят, что это может происходить и в природе, например, в облаках или на поверхности моря.