Добавить новость
ru24.net
News in English
Ноябрь
2023

In a surprising finding, light can make water evaporate without heat

0
At the interface of water and air, light can, in certain conditions, bring about evaporation without the need for heat, according to an MIT study. Credits:Image: iStock
At the interface of water and air, light can, in certain conditions, bring about evaporation without the need for heat, according to an MIT study. Credits:Image: iStock

Evaporation is happening all around us all the time, from the sweat cooling our bodies to the dew burning off in the morning sun. But science’s understanding of this ubiquitous process may have been missing a piece all this time.

In recent years, some researchers have been puzzled upon finding that water in their experiments, which was held in a sponge-like material known as a hydrogel, was evaporating at a higher rate than could be explained by the amount of heat, or thermal energy, that the water was receiving. And the excess has been significant — a doubling, or even a tripling or more, of the theoretical maximum rate.

After carrying out a series of new experiments and simulations, and reexamining some of the results from various groups that claimed to have exceeded the thermal limit, a team of researchers at MIT has reached a startling conclusion: Under certain conditions, at the interface where water meets air, light can directly bring about evaporation without the need for heat, and it actually does so even more efficiently than heat. In these experiments, the water was held in a hydrogel material, but the researchers suggest that the phenomenon may occur under other conditions as well.

The findings are published this week in a paper in PNAS, by MIT postdoc Yaodong Tu, professor of mechanical engineering Gang Chen, and four others.

The phenomenon might play a role in the formation and evolution of fog and clouds, and thus would be important to incorporate into climate models to improve their accuracy, the researchers say. And it might play an important part in many industrial processes such as solar-powered desalination of water, perhaps enabling alternatives to the step of converting sunlight to heat first.

The new findings come as a surprise because water itself does not absorb light to any significant degree. That’s why you can see clearly through many feet of clean water to the surface below. So, when the team initially began exploring the process of solar evaporation for desalination, they first put particles of a black, light-absorbing material in a container of water to help convert the sunlight to heat.

Then, the team came across the work of another group that had achieved an evaporation rate double the thermal limit — which is the highest possible amount of evaporation that can take place for a given input of heat, based on basic physical principles such as the conservation of energy. It was in these experiments that the water was bound up in a hydrogel. Although they were initially skeptical, Chen and Tu starting their own experiments with hydrogels, including a piece of the material from the other group. “We tested it under our solar simulator, and it worked,” confirming the unusually high evaporation rate, Chen says. “So, we believed them now.” Chen and Tu then began making and testing their own hydrogels.

They began to suspect that the excess evaporation was being caused by the light itself —that photons of light were actually knocking bundles of water molecules loose from the water’s surface. This effect would only take place right at the boundary layer between water and air, at the surface of the hydrogel material — and perhaps also on the sea surface or the surfaces of droplets in clouds or fog.

In the lab, they monitored the surface of a hydrogel, a JELL-O-like matrix consisting mostly of water bound by a sponge-like lattice of thin membranes. They measured its responses to simulated sunlight with precisely controlled wavelengths.

The researchers subjected the water surface to different colors of light in sequence and measured the evaporation rate. They did this by placing a container of water-laden hydrogel on a scale and directly measuring the amount of mass lost to evaporation, as well as monitoring the temperature above the hydrogel surface. The lights were shielded to prevent them from introducing extra heat. The researchers found that the effect varied with color and peaked at a particular wavelength of green light. Such a color dependence has no relation to heat, and so supports the idea that it is the light itself that is causing at least some of the evaporation.

The researchers tried to duplicate the observed evaporation rate with the same setup but using electricity to heat the material, and no light. Even though the thermal input was the same as in the other test, the amount of water that evaporated never exceeded the thermal limit. However, it did so when the simulated sunlight was on, confirming that light was the cause of the extra evaporation.

Though water itself does not absorb much light, and neither does the hydrogel material itself, when the two combine they become strong absorbers, Chen says. That allows the material to harness the energy of the solar photons efficiently and exceed the thermal limit, without the need for any dark dyes for absorption.

Having discovered this effect, which they have dubbed the photomolecular effect, the researchers are now working on how to apply it to real-world needs. They have a grant from the Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab to study the use of this phenomenon to improve the efficiency of solar-powered desalination systems, and a Bose Grant to explore the phenomenon’s effects on climate change modeling.

Tu explains that in standard desalination processes, “it normally has two steps: First we evaporate the water into vapor, and then we need to condense the vapor to liquify it into fresh water.” With this discovery, he says, potentially “we can achieve high efficiency on the evaporation side.” The process also could turn out to have applications in processes that require drying a material.

Chen says that in principle, he thinks it may be possible to increase the limit of water produced by solar desalination, which is currently 1.5 kilograms per square meter, by as much as three- or fourfold using this light-based approach. “This could potentially really lead to cheap desalination,” he says.

Tu adds that this phenomenon could potentially also be leveraged in evaporative cooling processes, using the phase change to provide a highly efficient solar cooling system.

Meanwhile, the researchers are also working closely with other groups who are attempting to replicate the findings, hoping to overcome skepticism that has faced the unexpected findings and the hypothesis being advanced to explain them.

The research team also included Jiawei Zhou, Shaoting Lin, Mohammed Alshrah, and Xuanhe Zhao, all in MIT’s Department of Mechanical Engineering.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Покушение на Дональда Трампа в США. Могут проверить "Секретные службы".

РОССИЯ ПРОВЕРИТ ЦРУ И СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США?!

Заведующий рефракционным отделением клиники микрохирургии глаза АйМед Кирилл Светлаков: как снизить нагрузку на глаза при работе с гаджетами

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие


В СЛД «Абакан» филиала «Красноярский» компании «ЛокоТех-сервис» поступили новые электровозы 3ЭС5К

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие

Компания ICDMC приняла участие в XIV Фармацевтической конференции «Зелёный крест»

Итоги конкурса красоты «MISS EUROPEAN BEAUTY 2024″


UFC Denver video: Abdul Razak Alhassan vs. Cody Brundage ends in no-contest after illegal blows

‘He walked just fine’: Pros react to Abdul Razak Alhassan vs. Cody Brundage ending in controversial no-contest

Warner will not be considered for 2025 Champions Trophy: Bailey

The Faculty of International Journalism and Mass Communications of the Eurasian International University conducts an additional set of applicants!


«Байкал Сервис» почти вдвое увеличил объемы отправок на маркетплейсы

Смартфоны и гаджеты Xiaomi опять сбоят в России

В Жуковском на дороге один водитель убил другого арматурой

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70


I didn't expect my favorite cozy MMO to do a crossover with a Finnish children's series

How well does XCOM: Enemy Within hold up today?

Для Titan Slayer: Idle RPG проходит предрегистрация в Google Play

Former Bungie lead counsel explains how the studio nailed one of Destiny 2's most infamous leakers



Финалист шоу “Голос” Сергей Арутюнов остался без голоса. Артист находится в больнице, состояние тяжёлое.

Заведующий рефракционным отделением клиники микрохирургии глаза АйМед Кирилл Светлаков: как снизить нагрузку на глаза при работе с гаджетами

Складной Motorola Razr 50 рассекречен официальным источником

Лучшие Анекдоты из Питера за 13.07.2024




РОССИЯ ПРОВЕРИТ ЦРУ И СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США?!

Заведующий рефракционным отделением клиники микрохирургии глаза АйМед Кирилл Светлаков: как снизить нагрузку на глаза при работе с гаджетами

Свыше 14 тысяч жителей использовали водный транспорт в Подмосковье с начала сезона

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие


В столице за первую половину 2024 года установили более 2 тысяч указателей

Названы причины скачка цен на жилье в новостройках в июне

Вячеслав Федорищев встретился со студентами-участниками программы стажировки в областном правительстве

Утренние пробки в Подмосковье составили 4 балла 16 июля


Карлос Алькарас за день до финала Уимблдона играл в гольф

«Я сторонник умной работы». Джокович рассказал, что способствует его долголетию в спорте

Рыбакина столкнулась с критикой из России после неудачи на Уимблдоне

Российский теннисист Медведев рассказал о споре с судьей на Уимблдоне


Жительница Омска боится ареста счетов из-за ошибочных долгов восьмилетней дочери

В Москве обсудили нацпроект «Молодежь и дети»

«Вместе и навсегда»: в сети «585*ЗОЛОТОЙ» стартовал новый конкурс для пар

Проект Высокоскоростной железнодорожной магистрали Санкт‑Петербург – Москва прорабатывают детально


Музыкальные новости

Продвижение Стихов. Раскрутка Стихов. Продвижение Песни. Раскрутка Песни.

Писатель Беседин: Петр Мамонов преображал мир вокруг себя

Модель Анастасия Решетова не подтвердила роман с мужем Алсу

Моргенштерн* сделал громкое заявление на фоне слухов о беременности Дилары



Заведующий рефракционным отделением клиники микрохирургии глаза АйМед Кирилл Светлаков: как снизить нагрузку на глаза при работе с гаджетами

Лучшие Анекдоты из Питера за 13.07.2024

Складной Motorola Razr 50 рассекречен официальным источником

Росгвардия завершила весеннюю призывную кампанию в Кузбассе


С 15 июля начался прием заявок на II Международный фестиваль документального кино и медиапроектов «Линия фронта»!

Мишустин сообщил о старте работ по строительству высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Санкт-Петербург

Криминалист Игнатов: у стрелявшего в Трампа мужчины были психические отклонения

Песков: взаимоотношения РФ и Индии не направлены против третьих стран


Почти 250 человек пострадали в ДТП в Москве 8-14 июля

В Москве впервые изъяли электросамокат за пьяное вождение и ДТП с пешеходом

В Москве впервые конфисковали электросамокат за наезд на пешехода

Верховая езда, сап-серфинг и йога: летний досуг долголетов в Ленинском округе


Путинскую трассу в следующем году продлят от Екатеринбурга до Тюмени

Путин открыл последний участок трассы М-11 из Москвы в Санкт-Петербург

Владимир Путин открыл последний участок трассы М-11 Москва – Петербург

Путин официально открыл последний участок трассы М-11 Москва — Петербург




Юлия Навальная обжаловала заочный арест по делу об участии в экстремистском сообществе

Адвокаты Навальной обжаловали ее заочный арест в России

Басманный суд: защита обжаловала заочный арест Юлии Навальной


Компания ICDMC приняла участие в XIV Фармацевтической конференции «Зелёный крест»

Остап Стужев изучает историю Карадагского змея с точки зрения квантовой физики

Финалист шоу “Голос” Сергей Арутюнов остался без голоса. Артист находится в больнице, состояние тяжёлое.

Заведующий рефракционным отделением клиники микрохирургии глаза АйМед Кирилл Светлаков: как снизить нагрузку на глаза при работе с гаджетами


Окружение Зеленского рассказало о разочаровании саммитом НАТО

Киевский политолог: Запад предлагал «убрать Зеленского» и давал РФ координаты

СМИ узнали об отчаянии в окружении Зеленского

Сам придумал наступление, сам отразил: пресс-конференция Зеленского превратилась в сеанс одновременного вранья, шантажа и гипноза


Экс-футболист «Манчестер Юнайтед» Канчельскис прокомментировал инцидент с дракой

Верховая езда, сап-серфинг и йога: летний досуг долголетов в Ленинском округе

Ольга Зайцева: Столица всегда поддерживает своих спортсменов

Долгожданный хоккейный кемп школы Дедова Ивана «РФ Хоккей» победил в Москве!


Чувашия и Беларусь — крепкий союз



Сергей Собянин: Развиваем умные сервисы

Собянин рассказал о создании сети цифровых диагностических устройств

Собянин: Москва создает одну из крупнейших в мире цифровых диагностических сетей

Собянин объявил о начале строительства станции метро «Достоевская»


Жара, наводнения, нашествие слизней: шаманский заговор или климатическое оружие против России?

Посмотрите, каким станет климат по всей планете через 60 лет. Петербург станет как Адыгея, а Москва — как Краснодар

Новая эра фарминга с приложением Tonique от создателей "Смешариков"

Синоптик Леус: погода в Москве вернется к климатической норме 18 июля


Эсхатология и геополитика: в преддверии первой русско-турецкой войны

В сторону экватора: как изменение климата повлияло на продолжительность дня

В Южно-Китайском море завершилось совместное патрулирование России и КНР

Песков: Россия не вмешивалась во внутриполитические дела США


Гребцы Архангельской области выступают на Всероссийских соревнованиях

Дни рождения

АО «Транснефть - Север» в I полугодии 2024 года выполнило диагностику более 1 тыс. км трубопроводов в 4 регионах

Многолетнюю мерзлоту будут изучать в Амурской области


Круиз-викторина "Твоей истории негромкой мне дорог каждый уголок"

«Падает цена там, где она уже перегрета». В Симферополе цена на квартиры-малютки снизилась, в Севастополе — стабильно высокая

В рейтинге городов России по объемам ввода жилья Севастополь на 29 месте, Симферополь — 73

Дорогу, в провале которой в 2014 году погибли 6 человек, снова закрыли


Дональд Трамп с перевязанным ухом впервые появился на публике после покушения

Не менее 15 человек попали в больницу, отравившись шаурмой в Москве

"Как бы не вышли на себя": Эксперт указал на неожиданные последствия покушения на Трампа

Появилось видео спасения запертого на балконе пса в Москве












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Уимблдон

Второй год подряд: Медведев взял сет у Алькараса, но вновь проиграл в полуфинале Уимблдона






Названы причины скачка цен на жилье в новостройках в июне

Россиянка приехала туристкой в Москву и развенчала три мифа: оказалось, что там дешевле, чем в Турции

В Москве построят три новые дороги по концессии

Туристка из России посетила Абхазию и зареклась туда возвращаться