经过20年相互矛盾的发现,关于蒸发的科学之谜终于揭开了

时间:2020-01-29 19:12 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

经过20年相互矛盾的发现,关于蒸发的科学之谜终于揭开了

这项工作涉及到发电、海水淡化和电子技术。

蒸发可以解释为什么游泳池里的水位会下降,但它在从冷却电子设备到发电的工业过程中也扮演着重要的角色。全球大部分电力供应是由蒸汽发电厂提供的,而蒸汽发电厂是由蒸发驱动的。

但是,如何确定液体何时以及以多快的速度转变为蒸汽,一直是个难题。多少钱?当液体遇到蒸汽时,温度会发生变化,这就是所谓的温度不连续。这些问题使得利用蒸发来创造更高效的过程变得更加困难,但是现在来自休斯顿大学的研究人员报告了在那个界面上发生了什么的答案,解决了20年来相互矛盾的发现。这项研究发表在《物理化学杂志》上。

经过20年相互矛盾的发现,关于蒸发的科学之谜终于揭开了

1999年,加拿大研究人员G. Fang和C.A. Ward首次报告了这种温度不连续现象,他们指出,他们无法用经典力学来解释这种现象。新作品解开了这个谜团。

哈德大学机械工程副教授哈迪·加塞米说,新的理解消除了“瓶颈”这使得对蒸发过程的预测和模拟变得复杂。

“我们证明了在界面上的几个分子空间内所发生的物理现象,并精确地发展了蒸发速率的理论,”Ghasemi说。“这让我们能够解释过去20年报道的所有相互矛盾的发现,并解开这个谜。”

除了Ghasemi,论文的合著者还包括第一作者Parham Jafari, UH的博士生,以及Amit Amritkar, UH的研究助理教授。

研究人员最初是在实验室里解决这个问题的,但Ghasemi说他们无法得到一个明确答案所需要的空间分辨率。他们使用了一种计算方法来找出在几个分子长度范围内液体和蒸汽的性质。

解释mdash;采用直接模拟蒙特卡罗方法开发将使科学家能够更准确地模拟基于蒸发理论的所有系统的性能。

“有了这种理解,我们可以更准确地开发性能和效率的模拟,以及设计和预测先进系统的行为,”Ghasemi说。

这将在能源、电子、光子学和其他领域得到应用。

作为蒸发重要性的一个例子,Ghasemi指出,全球80%的电力是通过蒸汽发电厂产生的,而蒸汽发电厂是根据蒸发现象工作的。

43 .蒸发水界面的温度不连续由Parham Jafari, Amit Amritkar和Hadi Ghasemi, 2019年12月17日,物理化学C。

DOI: 10.1021 / acs.jpcc.9b10838

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