L'évaporation peut expliquer pourquoi les niveaux d'eau baissent dans une piscine pleine, mais il joue également un rôle important dans les processus industriels allant du refroidissement de l'électronique à la production d'électricité. Une grande partie de l'approvisionnement mondial en électricité est générée par des centrales à vapeur, qui sont entraînés par l'évaporation.

Mais déterminer quand et à quelle vitesse un liquide se convertira en vapeur a été entravé par des questions sur la façon dont et dans quelle mesure la température change au point où le liquide rencontre la vapeur, un concept connu sous le nom de discontinuité de température. Ces questions ont rendu plus difficile la création de procédés plus efficaces utilisant l'évaporation, mais maintenant, des chercheurs de l'Université de Houston ont rapporté des réponses à ce qui se passe à cette interface, abordant 20 ans de conclusions contradictoires. Le travail a été signalé dans le Journal de chimie physique C .

La discontinuité de la température a été signalée pour la première fois en 1999 par les chercheurs canadiens G. Fang et C.A. Salle, qui ont noté qu'ils étaient incapables d'expliquer le phénomène par la mécanique classique. Le nouveau travail résout ce mystère.

Hadi Ghasemi, Cullen Professeur agrégé de génie mécanique à l'UH, a déclaré que la nouvelle compréhension élimine le "goulot d'étranglement" qui a compliqué les prédictions et les simulations de processus impliquant l'évaporation.

"Nous avons démontré la physique de ce qui se passe dans l'espace de quelques molécules à l'interface et développé avec précision une théorie sur le taux d'évaporation, " a déclaré Ghasemi. "Cela nous a permis d'expliquer toutes les conclusions contradictoires qui ont été signalées au cours des 20 dernières années et de résoudre ce mystère."

En plus de Ghasemi, les co-auteurs de l'article comprenaient le premier auteur Parham Jafari, un doctorat étudiant à UH, et Amit Amritkar, professeur assistant de recherche à l'UH.

Les chercheurs ont d'abord abordé la question en laboratoire, mais Ghasemi a déclaré qu'ils n'étaient pas en mesure d'obtenir la résolution spatiale nécessaire pour une réponse définitive. Ils ont utilisé une approche informatique afin de trouver les propriétés du liquide et de la vapeur dans la longueur de quelques molécules.

L'explication, développée à l'aide de la méthode de simulation directe de Monte Carlo, permettra aux scientifiques de simuler plus précisément les performances de tous les systèmes sur la base de la théorie de l'évaporation.

"Avec cette compréhension, nous pouvons développer plus précisément des simulations de performance et d'efficacité, ainsi que concevoir et prédire le comportement des systèmes avancés, " a déclaré Ghasemi.

Cela aurait des applications pour l'énergie, électronique, photonique et autres domaines.

Pour ne citer qu'un exemple de l'importance de l'évaporation, Ghasemi a noté que 80% de l'énergie électrique dans le monde est générée par des centrales à vapeur, qui fonctionnent sur la base de phénomènes d'évaporation.