La evaporación puede explicar por qué bajan los niveles de agua 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 eléctrico mundial se genera en plantas de vapor, que son impulsados ​​por la evaporación.

Pero determinar cuándo y qué tan rápido se convertirá un líquido en vapor se ha visto 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. Esas preguntas han hecho que sea más difícil crear procesos más eficientes mediante la evaporación, pero ahora investigadores de la Universidad de Houston han informado de respuestas a lo que sucede en esa interfaz, abordar 20 años de hallazgos contradictorios. El trabajo fue reportado en el Revista de química física C .

La discontinuidad de la temperatura fue informada por primera vez en 1999 por los investigadores canadienses G. Fang y C.A. Pabellón, quienes notaron que eran incapaces de explicar el fenómeno a través de la mecánica clásica. El nuevo trabajo resuelve ese misterio.

Hadi Ghasemi, Profesor Asociado Cullen de Ingeniería Mecánica en UH, dijo que la nueva comprensión elimina el "cuello de botella" que ha complicado las predicciones y simulaciones de los procesos que involucran la 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 en los últimos 20 años y resolver este misterio ".

Además de Ghasemi, los coautores del artículo incluyeron al primer autor Parham Jafari, un doctorado estudiante en UH, y Amit Amritkar, profesor asistente de investigación en la UH.

Los investigadores primero abordaron la pregunta 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 dentro de la longitud de unas pocas moléculas.

La explicación, desarrollada mediante el método de simulación directa de Monte Carlo, permitirá a los científicos simular con mayor precisión el rendimiento de todos los sistemas basándose en la teoría de la evaporación.

"Con este entendimiento, 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, electrónica, 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 base a fenómenos de evaporación.