L’évaporation est un phénomène omniprésent dans notre vie quotidienne, de la sueur qui refroidit notre corps à la rosée qui s’évapore au soleil du matin. Notre compréhension scientifique de ce processus universel pourrait avoir manqué un élément crucial jusqu’à présent.
Des chercheurs ont récemment découvert que l’eau dans leurs expériences, contenue dans un matériau semblable à une éponge appelé hydrogel, s’évaporait à un rythme plus élevé que ce qui pouvait être expliqué par la quantité de chaleur, ou énergie thermique, que l’eau recevait. Et l’excès a été significatif – un doublement, voire un triplement ou plus, du taux maximal théorique.
Une découverte surprenante
Après avoir réalisé une série de nouvelles expériences et simulations, et réexaminé certains des résultats de divers groupes qui prétendaient avoir dépassé la limite thermique, une équipe de chercheurs du MIT est parvenue à une conclusion surprenante : dans certaines conditions, à l’interface où l’eau rencontre l’air, la lumière peut directement provoquer l’évaporation sans besoin de chaleur, et elle le fait même plus efficacement que la chaleur.
Dans ces expériences, l’eau était contenue dans un matériau hydrogel, mais les chercheurs suggèrent que le phénomène peut se produire dans d’autres conditions également.
Les résultats ont été publiés dans un article de la revue PNAS, par Yaodong Tu, postdoc au MIT, Gang Chen, professeur de génie mécanique, et quatre autres chercheurs.
Implications potentielles
Ce phénomène pourrait jouer un rôle dans la formation et l’évolution du brouillard et des nuages, et serait donc important à intégrer dans les modèles climatiques pour améliorer leur précision, disent les chercheurs.
Et il pourrait jouer un rôle important dans de nombreux processus industriels tels que la désalinisation de l’eau alimentée par l’énergie solaire, permettant peut-être des alternatives à l’étape de conversion de la lumière du soleil en chaleur d’abord.
En synthèse
Les nouvelles découvertes viennent comme une surprise car l’eau elle-même n’absorbe pas la lumière à un degré significatif. C’est pourquoi vous pouvez voir clairement à travers plusieurs pieds d’eau propre jusqu’à la surface en dessous.
Ainsi, lorsque l’équipe a commencé à explorer le processus d’évaporation solaire pour la désalinisation, ils ont d’abord mis des particules d’un matériau noir absorbant la lumière dans un récipient d’eau pour aider à convertir la lumière du soleil en chaleur.
Ensuite, l’équipe est tombée sur le travail d’un autre groupe qui avait obtenu un taux d’évaporation double de la limite thermique – qui est la plus grande quantité d’évaporation possible pour une entrée de chaleur donnée, basée sur des principes physiques de base tels que la conservation de l’énergie. C’est dans ces expériences que l’eau était liée dans un hydrogel.
Bien qu’ils aient été initialement sceptiques, les 2 chercheurs ont commencé leurs propres expériences avec des hydrogels, y compris un morceau du matériau de l’autre groupe. « Nous l’avons testé sous notre simulateur solaire, et ça a marché », confirmant le taux d’évaporation inhabituellement élevé, précise Gang Chen. « Donc, nous les croyons maintenant ».
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’évaporation ?
L’évaporation est un processus par lequel l’eau passe de l’état liquide à l’état gazeux. C’est un phénomène courant qui se produit tout autour de nous, par exemple lorsque la sueur refroidit notre corps ou lorsque la rosée s’évapore au soleil du matin.
Quelle est la nouvelle découverte concernant l’évaporation ?
Des chercheurs du MIT ont découvert que sous certaines conditions, à l’interface où l’eau rencontre l’air, la lumière peut directement provoquer l’évaporation sans besoin de chaleur. Ce phénomène a été observé lorsque l’eau était contenue dans un matériau hydrogel.
Quelles sont les implications potentielles de cette découverte ?
Ce phénomène pourrait jouer un rôle dans la formation et l’évolution du brouillard et des nuages, et serait donc important à intégrer dans les modèles climatiques pour améliorer leur précision. Il pourrait également jouer un rôle important dans de nombreux processus industriels tels que la désalinisation de l’eau alimentée par l’énergie solaire.
Pourquoi cette découverte est-elle surprenante ?
Les nouvelles découvertes viennent comme une surprise car l’eau elle-même n’absorbe pas la lumière à un degré significatif. C’est pourquoi vous pouvez voir clairement à travers plusieurs pieds d’eau propre jusqu’à la surface en dessous.
Quelles sont les prochaines étapes de la recherche ?
Les chercheurs travaillent maintenant sur comment appliquer ce phénomène à des besoins réels. Ils étudient l’utilisation de ce phénomène pour améliorer l’efficacité des systèmes de désalinisation alimentés par l’énergie solaire et explorent les effets du phénomène sur la modélisation du changement climatique.
Les informations de cet article sont basées sur une étude publiée par une équipe de chercheurs du MIT dans la revue PNAS.
Légende illustration principale : À l’interface de l’eau et de l’air, la lumière peut, dans certaines conditions, provoquer l’évaporation sans besoin de chaleur, selon une étude du MIT. Les bouffées de condensation blanche sur le verre correspondent à l’évaporation de l’eau d’un hydrogel à l’aide de la lumière verte, sans chaleur. Crédit : MIT
