La evaporación puede explicar por qué los niveles de agua bajan en una piscina llena, pero también juega un papel importante en los procesos industriales que van desde la refrigeración de la electrónica hasta la generación de energía. Gran parte del suministro de electricidad mundial se genera en plantas de vapor, que son impulsadas por la evaporación.
Pero determinar cuándo y qué tan rápido se convertirá un líquido en vapor ha sido obstaculizado por preguntas sobre cómo - y cuánto - cambia la temperatura en el punto donde el líquido se encuentra con el vapor, un concepto conocido como discontinuidad de temperatura.Las preguntas han dificultado la creación de procesos más eficientes mediante la evaporación, pero ahora los investigadores de la Universidad de Houston han informado respuestas a lo que sucede en esa interfaz, abordando 20 años de hallazgos contradictorios. El trabajo se informó en el Revista de química física .
La discontinuidad de temperatura fue informada por primera vez en 1999 por los investigadores canadienses G. Fang y CA Ward, quienes notaron que no podían explicar el fenómeno a través de la mecánica clásica. El nuevo trabajo resuelve ese misterio.
Hadi Ghasemi, profesor adjunto de Ingeniería Mecánica de Cullen en la UH, dijo que la nueva comprensión elimina el "cuello de botella" que tiene predicciones y simulaciones complicadas de procesos que involucran evaporación.
"Demostramos la física de lo que sucede dentro del espacio de unas pocas moléculas en la interfaz y desarrollamos con precisión una teoría sobre la tasa de evaporación", dijo Ghasemi. "Eso nos permitió explicar todos los hallazgos contradictorios que se han informado enlos últimos 20 años y resolver este misterio. "
Además de Ghasemi, los coautores del artículo incluyeron al primer autor Parham Jafari, estudiante de doctorado en la UH, y Amit Amritkar, profesor asistente de investigación en la UH.
Los investigadores abordaron la pregunta por primera vez en el laboratorio, pero Ghasemi dijo que no pudieron obtener la resolución espacial necesaria para una respuesta definitiva. Utilizaron un enfoque computacional para encontrar las propiedades del líquido y el vapor en la longitud de unos pocosmoléculas.
La explicación, desarrollada utilizando el método Monte Carlo de simulación directa, permitirá a los científicos simular con mayor precisión el rendimiento de todos los sistemas basándose en la teoría de la evaporación.
"Con este conocimiento, podemos desarrollar con mayor precisión simulaciones de rendimiento y eficiencia, así como diseñar y predecir el comportamiento de sistemas avanzados", dijo Ghasemi.
Eso tendría aplicaciones para la energía, la electrónica, la fotónica y otros campos.
Como solo un ejemplo de la importancia de la evaporación, Ghasemi señaló que el 80% de la energía eléctrica a nivel mundial se genera a través de plantas de vapor, que funcionan en función de los fenómenos de evaporación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Original escrito por Jeannie Kever. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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