Vedci testovali najrýchlejší ohrievač vody na svete

Portál Interestengineering.com nedávno informoval o novej štúdii uverejnej v časopise Národnej akadémie vied Spojených štátov PNAS s názvom Ultrarýchly neteplotný ohrev vody iniciovaný röntgenovým laserom uvoľňujúcim elektróny. Vedci v ňom popisujú ako pomocou silných röntgenových lúčov uviedli molekuly vody do exotického stavu, o ktorom chcú vedieť viac.

Ich výskum, ktorý sa uskutočnil v laboratóriu urýchľovača SLAC pomáha vedcom lepšie pochopiť zvláštne charakteristiky vody pri teplotách, ktoré sú ďaleko za jej plazmatickým bodom.

Vo videosimulácii ukázali niekoľko zlomkov sekundy experimentu. Kyslík je zobrazený ako červený a vodík ako biely. Už len 69 femtosekúnd experimentu a voda by bolo takmer úplne rozdelená na svoje subčastice.

Systém sa spolieha na princíp, ktorý sa na prvý pohľad podobá tradičnej mikrovlnnej rúre. Spočiatku sa elektromagnetické vlny (v tomto prípade röntgenové žiarenie) vystreľujú smerom k zhluku vody, ktorá ľahko absorbuje energiu.

„Určite to nie je bežný spôsob, ako variť vodu," povedal vedúci výskumník Carl Caleman z Centra pre voľnoelektrónové laserové vedy (CFEL) na DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) a Univerzite v Uppsale (Švédsko). „Normálne, keď ohrejete vodu, molekuly sa budú triasť silnejšie a silnejšie." 

Foto: Desy.de

Aj keď sa prístup opiera o technológie, ktoré boli vedcom predtým známe, skúma úplne novú metódu, ktorá je výrazne rýchlejšia než čokoľvek predtým. Čo robí novú techniku inou, je to, ako sa voda naďalej ohrieva.

Ako teplota rýchlo stúpa, elektróny v molekulách sú príliš vybudené na to, aby udržali jadro. V určitom bode sa uvoľňujú z atómu a opúšťajú dvojicu častíc vodíka a jednotlivé kyslíkové častice s pozitívnym nábojom.

Proces sa opakuje náhodne v celom vodnom telese, čo spôsobuje rýchle nahromadenie pozitívneho náboja. Pozitívne náboje sa v prehriatej vode násilne navzájom odpudzujú a sú nútené pohybovať sa opačným smerom. Výsledkom je masívne uvoľnenie energie vo forme tepla.

„Náš ohrev je zásadne iný," potvrdil Caleman. „Energické röntgenové lúče vyrazia elektróny z molekúl vody, čím zničia rovnováhu elektrických nábojov. Takže zrazu atómy cítia silnú odpudivú silu a začnú sa násilne pohybovať."

Za desatinu pikosekundy (presne 0.000 000 000 000 075 sekundy) sa voda mení z kvapaliny na plazmu. Zmena je však taká rýchla, že voda nemá možnosť zovrieť do pary, ako v prípade tradičných variacich techník.

„Zatiaľ čo voda prechádza z kvapaliny do plazmy, stále zostáva v hustote kvapalnej vody, pretože atómy nemali čas sa výrazne pohybovať," povedal spoluautor Olof Jönsson z Univerzity v Uppsale. "Má podobné vlastnosti ako niektoré plazmy na slnku a Jupiteri, ale má nižšiu hustotu. Pritom je teplejšia ako Zemské jadro."

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.