Avdunstning kan förklara varför vattennivåerna sjunker i en full pool, men det spelar också en viktig roll i industriella processer som sträcker sig från kylelektronik till kraftproduktion. Mycket av den globala elförsörjningen genereras av ånganläggningar, som drivs av avdunstning.

Men att bestämma när och hur snabbt en vätska kommer att omvandlas till en ånga har stammats av frågor om hur - och hur mycket - temperaturen förändras vid den punkt där vätskan möter ångan, ett koncept som kallas temperaturdiskontinuitet. Dessa frågor har gjort det svårare att skapa mer effektiva processer med hjälp av avdunstning, men nu har forskare från University of Houston rapporterat svar på vad som händer i det gränssnittet, hanterar 20 års motstridiga fynd. Arbetet rapporterades i Journal of Physical Chemistry C .

Temperaturdiskontinuiteten rapporterades första gången 1999 av kanadensiska forskare G. Fang och C.A. Avdelning, som noterade att de inte kunde förklara fenomenet genom klassisk mekanik. Det nya verket löser det mysteriet.

Hadi Ghasemi, Cullen docent i maskinteknik vid UH, sade den nya förståelsen eliminerar "flaskhalsen" som har komplicerade förutsägelser och simuleringar av processer som involverar avdunstning.

"Vi demonstrerade fysiken för vad som händer inom några molekylers utrymme vid gränssnittet och utvecklade exakt en teori om avdunstningshastigheten, "Sa Ghasemi." Det gjorde att vi kunde förklara alla motstridiga fynd som har rapporterats under de senaste 20 åren och lösa detta mysterium. "

Förutom Ghasemi, medförfattare till tidningen inkluderade första författaren Parham Jafari, en doktorsexamen student vid UH, och Amit Amritkar, en forskningsassistent professor vid UH.

Forskarna närmade sig först frågan i labbet, men Ghasemi sa att de inte kunde få den nödvändiga rumsliga upplösningen för ett definitivt svar. De använde en beräkningsmetod för att hitta egenskaperna hos vätska och ånga inom några molekylers längd.

Förklaringen - utvecklad med Direct Simulation Monte Carlo -metoden - gör det möjligt för forskare att mer exakt simulera prestanda för alla system baserat på avdunstningsteorin.

"Med denna förståelse, vi kan mer exakt utveckla simuleringar av prestanda och effektivitet, samt utforma och förutsäga beteendet hos avancerade system, "Sa Ghasemi.

Det skulle ha applikationer för energi, elektronik, fotonik och andra områden.

Som bara ett exempel på avdunstningens betydelse, Ghasemi noterade att 80% av elkraften globalt genereras genom ånganläggningar, som fungerar baserat på avdunstningsfenomen.