باحثون من جامعة هيوستن تمكنوا من حل الغموض العلمي عملية التبخر

 الدراسة لها تبعات علي توليد الطاقة الكهربائية  وتحلية المياه والإلكترونيات

  

بقلم جيني كيفر 

١٣ يناير ٢٠٢٠ 

  المترجم : أبو طه/ عدنان أحمد الحاجي 

  

المقالة رقم ١٦ لسنة ٢٠٢٠ 

التصنيف : آبحاث فيزياء كيميائية 

UH Researchers Solve a Scientific Mystery about Evaporation

By Jeannie Kever 

   

January 13, 2020

مقدمة المترجم  

رغم صغر جزيء الماء المتكون من ذرتي هايدروجين وذرة اوكسجين، ورغم أنه يغمر معظم الكرة الارضيّة ، وأنه  داخل في كل شيء بل ومخرج لكل شيء،  بالرغم من هذا كله  إلاّ ان هذا المركب الكيميائي العجيب لا زال يصدم الانسان بخصائص غريبة عجيبة كلما أوغر استكشافاً لأسراره، حيث لا تزال الأخبار العلمية تأتيك بخصائص  جديدة  له بين الفينة والأخرى . فهل نحن فكرنا ولو لحظة في اسرار هذا المركب الكيميائي المحير؟  فسبحان الذي جعل من الماء كل شيء حي

النص

يمكن أن تفسر عملية التبخر سبب انخفاض منسوب المياه في بركة السباحة المملوءة بالكامل ، لكن عملية التبخر تلعب أيضًا دورًا مهمًا في العمليات الصناعية التي تتراوح بين تبريد الإلكترونيات إلى توليد الطاقة الكهربائية.  جزء كبير من الإمداد العالمي بالكهرباء يُولد عبر محطات توليد الكهرباء بالبخار ، والتي تُدار  بعملية التبخر.

لكن تحديد متى ومدى سرعة  تحويل السائل إلى بخار قد أعاقته أسئلة عن كيف - وكم - تتغير درجة الحرارة عند نقطة التقاء السائل بالبخار ، وهو مفهوم يعرف باسم عدم اتصالية (انقطاعية) دررجة الحرارة.  هذه الأسئلة صعّبت من  إيجاد عمليات أكثر كفاءة لإستخدام عملية التبخر ، ولكن الآن قام باحثون من جامعة هيوستن بطرح إجابات عما يحدث في واجهة الإلتقاء بين الماء والبخار ، متعاملين مع نتائج متضاربة عمرها   ٢٠ عامًا . تم نشرالعمل في مجلة الكيمياء الفيزيائية (١).

  

آول ما نشر عن عدم اتصالية (انقطاعية) درجة الحرارة كان  في عام ١٩٩٩ (٢) من قبل الباحثين الكنديين -. فانغ G. Fang  و س أي وارد C.A. Ward ، اللذين   أشارا إلى أنهما لم يتمكنا من تفسير هذه الظاهرة من خلال الميكانيكا الكلاسيكية. الدراسة الجديد هذه حلت  هذا الغموض.

  

وقال هادي قاسمي ، أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية  في جامعة هيوستن، إن المعرفة الجديدة تساعدنا على التخلص من  "عنق الزجاجة" الذي أدى إلى تعقيد التنبؤات ومحاكاة العمليات التي تنطوي على عملية التبخر.

  

وقال قاسمي "لقد أثبتنا فيزياء ما يحدث داخل مساحة بين عدد قليل من الجزيئات في واجهة التقاء  الماء السائل بالبخار وقمنا بتطوير نظرية  عن معدل التبخر بشكل دقيق ". "لقد سمح لنا ذلك بتوضيح جميع نتائج الدراسات المتضاربة التي نشرت  خلال العشرين عامًا الماضية وقمنا بحل هذا الغموض ."

  

بالإضافة إلى قاسمي ، كان من ضمن  المؤلفين  المشاركين  في البحث المؤلف الأول برهم جعفري ، طالب دكتوراه في جامعة هيوستن ، وأميت أمريتكار ، أستاذ مساعد باحث في نفس الجامعة .

قارب الباحثون أولاً المسألة في المختبر ، لكن قاسمي قال إنهم لم يتمكنوا من الحصول على الدقة المكانية spatial اللازمة للحصول على إجابة مؤكدة. فاستخدموا طريقة حوسبية  للعثور على خصائص السائل والبخار في حدود طول جزيئات قليلة. 

إن التفسير - الذي تم تطويره باستخدام طريقة مونتكارلو للمحاكاة المباشرة  Direct Simulation Monte Carlo -  سوف يسمح للباحثين بمحاكاة أداء جميع الأنظمة بدقة أكثر استنادًا إلى نظرية التبخر.

  

وقال قاسمي "بهذه المعرفة، يمكننا تطوير محاكاة لأداء وكفاءة  عملية التبخر بشكل أكثر دقة ، وكذلك تصميم وتوقع سلوك النظم المتقدمة".

  

من شأن هذه الدراسة  أن يكون لها تطبيقات للطاقة والإلكترونيات والضوئيات وغيرها من المجالات.

  

كمثال واحد فقط على أهمية التبخر ، أشار قاسمي إلى أن ٨٠٪ من الطاقة الكهربائية على مستوى العالم يتم توليدها من خلال محطات توليد الكهرباء بالبخار ، والتي تعمل على أساس ظاهرة عملية التبخر.

مصادر من داخل النص 

١-https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpcc.9b10838

٢- https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.59.417

المصدر الرئيس

https://uh.edu/news-events/stories/january-2020/01132020-ghasemi-evaporation.php

للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛

 http://www.adnanalhajji.sa