به نقل از «خبرآنلاین»

کشف غافلگیرکننده یک ویژگی ناشناخته نور

تاریخ انتشار: ۱۹ آبان ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۰۵۴۲۴۵

غزال زیاری: کشف جدید دانشمندان دانشگاه MIT آمریکا، یک کشف خارق‌العاده و در نوع خود بی‌نظیر است. آنها دریافته‌اند که نور می‌تواند با سرعتی به مراتب بیشتر از گرما، آب را تبخیر کند، به ویژه آبی که در هیدروژل قرار دارد. این اثر "فوتومولکولی" نام گرفته و می‌تواند باعث تحول فرآیند نمک‌زدایی خورشیدی و مدل‌سازی آب و هوا شده و به صورت بالقوه تولید آب در فرآیندهای نمک‌زدایی را سه برابر کرده و باعث پیشرفت چشمگیری در فناوری‌های خنک‌کننده خورشیدی خواهد شد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

فرآیندی که به تازگی شناسایی شده، امکان توضیح انواع پدیده‌های طبیعی را فراهم کرده و رویکردهای جدیدی را در راستای نمک‌زدایی امکان‌پذیر می‌کند.

باید این را در نظر داشت که فرآیند تبخیر همیشه در اطراف ما رخ می‌دهد؛ از عرقی که بدن ما را خنک می‌کند گرفته تا شبنمی که در نور آفتاب صبح ناپدید می‌شود. ولی درک علم از این فرآیند فراگیر ممکن است، یک قطعه از یک پازل بزرگ را کم داشته باشد.

در سال‌های اخیر برخی از محققان از اینکه آبی که در آزمایش‌هایشان آن را در ماده‌ای اسفنج مانند به نام هیدروژل نگهداری می‌کنند، با سرعتی بالاتر از استفاده از گرما یا انرژی حرارتی، تبخیر می‌شود، حیرت‌زده شده‌اند. جالب اینجاست که این اختلاف سرعت، بسیار چشمگیر و جالب توجه است (دو برابر یا حتی سه برابر و بیشتر از حداکثر نرخ نظری).

تبخیر ناشی از نور

تیمی از محققان دانشگاه MIT، بعد از انجام چندین سری آزمایش و شبیه‌سازی جدید و بررسی دوباره برخی از نتایج حاصله از گروه‌های مختلفی که مدعی بودند که از حد حرارتی فراتر رفته‌اند، به جمع‌بندی جالبی رسیدند: تحت شرایط خاص و در فصل مشترکی که آب و هوا با هم برخورد دارند، نور می‌تواند بدون نیاز به گرما، به شکل مستقیم باعث تبخیر آب شود و حتی می‌تواند این فرآیند را به شکلی کارآمدتر از حرارت و گرما انجام دهد.

در جریان این آزمایش‌ها، آب در داخل ماده هیدروژل نگهداری می‌شد ولی محققان معتقدند که این پدیده ممکن است در شرایط دیگر نیز رخ دهد.

نتایج این بررسی‌ها اخیرا در مقاله‌ای در PNAS و به نام چند استاد دانشگاه MIT منتشر شده است.

این پدیده ممکن است نقش کلیدی و ارزشمندی در شکل‌گیری و تکامل مه و ابرها ایفا کرده و در نتیجه گنجاندن آن در مدل‌های اقلیمی برای افزایش و بهبود دقت این مدل‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است و در عین حال می‌تواند نقش بسیار مهمی در فرآیندهای مختلف صنعتی مثل نمک‌زدایی آب با انرژی خورشیدی ایفا کند و شاید بتواند جایگزین‌هایی را برای مرحله تبدیل نور خورشید به گرما نیز معرفی نماید.

پیامدها و نتایج تحقیق

یافته‌های جدید، حیرت و تعجب خیلی‌ها را به همراه داشته؛ چرا که آب خودش به تنهایی نمی‌تواند میزان قابل توجهی نور را به خود جذب کند. به همین دلیل هم هست که می‌توانید در یک دریاچه یا دریایی با آبی تمیز، به وضوح تا عمق چند متری را ببینید.

هنگامی که اعضای این تیم در ابتدا شروع به کاوش درباره فرآیند تبخیر خورشیدی برای نمک‌زدایی کردند، ابتدا ذرات یک ماده سیاه و جاذب نور را در یک ظرف آب قرار دادند تا بدین ترتیب به تبدیل نور خورشید به گرما، کمک کنند.

بعد از آن، اعضای تیم با تلاش‌های گروه دیگری روبرو شدند که موفق شده بودند تا نرخ تبخیر دو برابر حد حرارتی را به دست بیاورند. (حد حرارتی، بالاترین میزان ممکن تبخیر است که برپایه ورودی داده‌ای گرما براساس اصول اولیه فیزیکی مثل حفظ انرژی صورت می‌گیرد. در جریان این آزمایشات، آب در یک هیدروژل قرار داشت. گرچه دانشمندان در ابتدا تردیدهایی داشتند، اما آنها آزمایش‌های خود را با هیدروژل‌ها ، از جمله قطعه‌ای مواد از گروهی دیگر آغاز کردند.

بیشتر بخوانید:

ماجرای شگفت‌انگیز ناپدید شدن صدها ستاره در آسمان! چین رقیب پیشرفته‌ترین موشک آمریکا را به میدان آورد/ عکس

چن یکی از این دانشمندان در این رابطه گفت:« ما آن را تحت شبیه‌ساز خورشیدی خودمان آزمایش کردیم و کار کرد و جواب داد.» و بدین ترتیب نرخ تبخیر بالا را تائید کرد. او ادامه داد:« پس ما دیگر آن را باور کردیم.» در ادامه مسیر، چن با همراهی دانشمند دیگری به نام تو، ساخت و آزمایش هیدروژل‌های خود را آغاز کردند.

آنها در ابتدا به این شک کردند که تبخیر اضافی ممکن است ناشی از خود نور باشد (یعنی فوتون‌های نور، در واقع با دسته‌هایی از مولکول‌های آب که از سطح آب جدا شده بودند، برخورد می‌کردندو این اثر فقط در لایه مرزی بین آب و هوا در سطح ماده هیدروژل اتفاق می‌افتد) و شاید هم روی سطح دریا یا سطوح قطرات آب در ابر یا مه رخ می‌دهد.

در آزمایشگاه آنها سطح یک هیدروژل را مشاهده کردند که توسط یک ماتریس JELL-O مانند که عمدتا از آب تشکیل شده بود و یک شبکه اسفنج مانند از غشاهای نازک متصل داشت. آنها واکنش آن را به تابش نور خورشید که با طول موج‌های دقیق و کنترل شده شبیه‌سازی شده بود، اندازه‌گیری کردند.

دانشمندان به ترتیب سطح آب را در معرض رنگ‌های مختلف نور قرار داده و میزان تبخیر را اندازه‌گیری کردند. آنها این کار را با قرار دادن ظرف هیدروژل مملو از آب بر روی یک ترازو و سپس اندازه‌گیری مستقیم مقدار جرم از دست رفته آب در اثر تبخیر و در عین حال نظارت بر دمای بالای سطحی هیدروژل انجام دادند.

برای آنکه نور، گرمای اضافی به سطح وارد نکند، پوشش محافظی برای آن در نظر گرفته شده بود. دانشمندان دریافتند که این اثر با تغییر رنگ نور، تغییر می‌کند و در طول موج خاصی از نور سبز به اوج خود می‌رسد. آنها متوجه شدند که چنین وابستگی رنگی‌ای هیچ ارتباطی با گرما نداشته و این ایده را که این خود نور است که حداقل بخشی از تبخیر را ایجاد می‌کند، تائید کرد.

در ادامه محققان سعی کردند تا نرخ تبخیر مشاهده شده را با همان تنظیمات ولی این بار با بهره‌گیری از الکتریسیته برای گرم کردن مواد (بدون استفاده از نور) تکرار کنند. حتی در شرایطی که ورودی حرارتی، مشابه آزمایش قبلی بود، اما مقدار آب تبخیر شده، هرگز از حد حرارتی فراتر نرفت. این درحالی بود که با بهره‌گیری از نور خورشید شبیه‌سازی شده، این اتفاق رخ داد و مشخص شد که نور عامل تبخیر اضافی است.

طبق گفته چن، اگرچه آب به خودی خود، نور زیادی را جذب نمی‌کند و هیدروژل هم چنین کاری نمی کند، ولی وقتی این دو با هم ترکیب می‌شوند، به جذب‌کننده‌های قوی‌تری تبدیل می‌گردند. این به مواد این امکان را می‌دهد تا انرژی فوتون‌های خورشیدی را به شکل موثری مهار کرده و بدون نیاز به رنگ تیره برای جذب، از حد حرارتی فراتر روند.

کاربردهای بالقوه و همکاری‌های مداوم

با کشف این اثر که دانشمندان آن را اثر "فوتو مولکولی" نامیده‌اند، حالا آنها در حال کار برروی نحوه اعمال آن در نیازهای واقعی بشر هستند. آنها حالا دو کمک هزینه دریافت کرده‌اند؛ یکی از آزمایشگاه سیستم‌های آب و غذای عبداللطیف جمیل دانشگاه MIT تا با آن به مطالعه نحوه استفاده از این پدیده در راستای بهبود کارایی سیستم‌های نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی بپردازند و دیگری کمک هزینه Bose برای بررسی اثر این پدیده برروی مدل‌سازی تغییرات آب و هوایی.

تو درباره فرآیند استاندارد نمک‌زدایی توضیح داد:« این فرآیند معمولا دو مرحله دارد؛ در ابتدا ما آب را به بخار تبدیل کرده و در ادامه به این نیاز داریم تا با متراکم کردن و فشرده‌سازی بخار، آن را به آب شیرین تبدیل کنیم.» طبق گفته او، با این کشف می‌توان اقدامات را به نحو دیگری پیش برد:« حالا ما می‌توانیم به شکلی بالقوه به کارایی بالاتری در زمینه تبخیر برسیم.» این پروسه همچنین می‌تواند در فرآیندهایی که نیاز به خشک کردن یک ماده دارند، کاربرد داشته باشد.

چن در عین حال یادآوری کرد که در اصل، او فکر می‌کند که ممکن است بتوان با بهره‌گیری از این رویکرد بر پایه نور، حجم آب تولید شده با نمک‌زدایی خورشیدی که در حال حاضر ۱.۵ کیلوگرم در ازای هر متر مربع است را به اندازه سه تا چهار برابر افزایش داد:« این به طور بالقوه می‌تواند منجر به نمک‌زدایی ارزان‌تری شود.»

تو نیز به این نکته اشاره کرد که از این پدیده می‌توان به شکل بالقوه در فرآیندهای خنک کننده تبخیری بهره برد و از تغییر فاز در راستای ارائه یک سیستم خنک کننده خورشیدی بسیار کارآمد استفاده کرد.

در عین حال محققان با گروه‌های دیگری که در تلاش برای تکرار این یافته‌ها هستند، به همکاری نزدیک می‌پردازند و امیدوارند تا بتوانند بر شک و شبهاتی که با یافته‌های غیرمنتظره و همچنین فرضیه‌ای که برای توضیح آنها ارائه شده غلبه کنند.

منبع: scitechdaily

227227

برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل‌ رویدادهای ایران و جهان اپلیکیشن خبرآنلاین را نصب کنید. کد خبر 1833991

منبع: خبرآنلاین

کلیدواژه: تغییرات آب و هوایی نور خورشید دانشگاه MIT عین حال حد حرارتی نمک زدایی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.khabaronline.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرآنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۰۵۴۲۴۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

شرکت هسل دیزاین

همراه با شرکت هسل دیزاین بزرگترین تولید کننده کفشور ، به دنیایی از استحکام و زیبایی خوش آمدید!
آیا به دنبال کفشوری هستید که علاوه بر ظاهری جذاب، عملکرد برتری نیز داشته باشد؟ با گاترهای خطی و نقطه‌ای از ما، این امکان را خواهید داشت!
???? ویژگی‌های متمایز ما:   ✅ استحکام بی‌نظیر: ساخته شده از جنس استیل با کیفیت بالا، گاترهای ما دارای مقاومت بیشتری در برابر فشار و ضربه هستند، به همین دلیل برخورداری از عمر طولانی و قابل اعتمادی دارند. ✅ زیبایی بی‌نظیر: طراحی مدرن و جذاب گاترهای خطی و نقطه‌ای به شما امکان می‌دهد تا محیط خود را با لمسی زیبا و خاص تزئین کنید، جلوه‌ای جذاب و منحصر به فرد به فضای شما بخشید.
✅ عملکرد برتر: با طراحی خاص خود، این گاترها جریان آب را به شکلی مدیریت می‌کنند که از لغزش جلوگیری کنند و در هر شرایطی عملکرد عالی خود را از خود نشان دهند.
نوع بی‌نظیر محصولات ما!

در شرکت ما، ما به عنوان تولید کننده گاترهای متنوع و با کیفیت، تلاش می‌کنیم تا نیازهای مختلف شما را برآورده کنیم.
با توجه به ماهیت متنوع کاربردها و محیط‌های مختلف، ما محصولاتی با ابعاد دلخواه و تنوعی گسترده ارائه می‌دهیم که شامل:
 
 گاتر استخر:
این گاترها به طور خاص برای محیط‌های استخری طراحی شده‌اند. ضدآب بودن و مقاومت در برابر شرایط آبیاری و مواد شیمیایی از ویژگی‌های اصلی آنهاست.
 گاتر پارکینگ:
 گاتر پارکینگ معمولاً در ورودی و خروجی‌های پارکینگ‌ها استفاده می‌شوند. با توجه به ترافیک بالا و وزن خودروها، این گاترها به استحکام بالا و قابلیت تحمل فشار بزرگ توجه ویژه‌ای دارند.
 گاتر رمپ:
گاتر رمپ طراحی شده برای استفاده در رمپ‌ها و سایر محیط‌هایی که نیاز به کنترل جریان آب دارند. با توجه به شیب و موقعیت مختلف رمپ‌ها، این گاترها باید دارای عملکرد برتر و ایمنی بالا باشند.
گاتر صنعتی:
این گاترها برای استفاده در محیط‌های صنعتی طراحی شده‌اند. با توجه به شرایط سخت و نیاز به مقاومت بالا در برابر فشار و ضربه، این گاترها از جنس‌ها و طراحی‌های خاصی برخوردارند.
با توجه به طراحی خطی گاترها، عملکرد برتری در مدیریت دبی و تخلیه آب دارند. این ویژگی به دلیل ترتیب موازی خطوط در ساختار گاترهاست.
وقتی آب به طور طبیعی جریان دارد، خطوط موازی کمک می‌کنند تا جریان آب به صورت متمرکز و در جهت مشخصی حرکت کند.
این باعث می‌شود که دبی آب به طور یکنواخت و بدون نقاط بلوکه شده توزیع شود، که در نتیجه باعث کاهش خطرات ناشی از تراکم آب می‌شود.
با توجه به این ویژگی، گاترهای خطی از طریق تخلیه آب به صورت مؤثر و موثر کمک می‌کنند.
به عنوان مثال، در مواردی که نیاز به جلوگیری از لغزش در سطح کف و یا تخلیه آب از محیطی مانند استخر، پارکینگ یا رمپ داریم، گاترهای خطی به دلیل قابلیت مدیریت دبی بالا و تخلیه آب به شیوه‌ای بهینه، انتخابی عالی می‌باشند.
این ویژگی‌ها باعث می‌شود که گاترهای خطی نه تنها امنیت بیشتری فراهم کنند بلکه زیبایی و استایلیشان نیز در محیط‌های مختلف شکوه بیشتری ایجاد کند.
نصب و شیب دهی گاترهای خطی به دلیل طراحی منحصر به فرد و ویژگی‌های خاصی که دارند، بسیار ساده و سریع است.
به عنوان یک راهکار کارآمد برای مدیریت آب و جلوگیری از لغزش در محیط‌های مختلف، نصب گاترهای خطی در محیط‌هایی با شیب نیز امکان‌پذیر است.
  دلایلی که نصب گاترهای خطی به شیب را ساده می‌کند، عبارتند از:
۱. سازگاری با شیب: طراحی خطی گاترها به ویژگی منحصر به فرد آنهاست که از جریان آب در هر زاویه‌ای سرانجام می‌دهند، بدون توجه به شیب محیط. این ویژگی باعث می‌شود که گاترهای خطی به راحتی بتوانند در محیط‌های با شیب نصب شوند.
۲. فرآیند نصب ساده: گاترهای خطی با طراحی منحصر به فرد خود، امکان نصب سریع و آسان را فراهم می‌کنند. این محصولات با استفاده از اتصالات مخصوص و سیستم‌های قفل‌گیری ساده، به راحتی و بدون نیاز به تجهیزات ویژه نصب می‌شوند.
۳. انعطاف پذیری در نصب: گاترهای خطی به دلیل طراحی خاص خود، انعطاف پذیری بالایی در نصب دارند. این به این معناست که می‌توانند به طور دقیق در مسیرهای مختلف و با ابعاد متفاوت نصب شوند، بدون اینکه به مشکل خاصی برخورد کنند.
با توجه به این ویژگی‌ها، نصب گاترهای خطی در محیط‌های با شیب نه تنها ساده و آسان است، بلکه به عنوان یک راهکار موثر برای مدیریت جریان آب و ایجاد سطح ضد لغزش در این نواحی مورد توجه قرار می‌گیرد. سخن پایانی در نتیجه، گاترهای خطی با ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فردی که دارند، به عنوان یک راهکار کارآمد و موثر برای مدیریت جریان آب و ایجاد سطح ضد لغزش در محیط‌های مختلف، از جمله محیط‌های با شیب، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند. طراحی خطی آنها، امکان جریان آب به صورت یکنواخت و متمرکز را فراهم می‌کند و با نصب ساده، انعطاف پذیری در مسیرهای مختلف و سهولت شیب دهی، به راحتی قابل استفاده در انواع محیط‌ها می‌باشند. این محصولات باعث می‌شوند که محیط‌های مختلف زیباتر، ایمن‌تر و کارآمدتر شوند، بنابراین انتخاب گاترهای خطی به عنوان یک راهکار بهینه برای نیازهای مدیریت آب، اجتناب‌ناپذیر است.