يعلم الجميع أن استخدام الحرارة ضروري لغلي الماء، ولكن بفضل الأبحاث الجديدة يمكن أن تكون هناك حاجة إلى قدر أقل من الحرارة قريبًا.
وتسمح الأساليب الجديدة لمعالجة الأسطح الداخلية للحاويات بالوصول إلى نقطة الغليان بسهولة أكبر، وبالتالي يتطلب طاقة أقل للقيام بذلك، وفقا لما نشره موقع New Atlas نقلًا عن دورية Advanced Materials.
فعندما يقترب الماء في وعاء أو حاوية من نقطة الغليان، تتشكل فقاعات عديدة على طول سطح قاع الحاوية. وكلما زاد عدد الفقاعات، زادت كفاءة عملية الغليان، ولكن تكون الكفاءة إلى حد معين فقط.
كما أنه إذا احتشدت الفقاعات مع بعضها البعض إلى الحد الذي تتحد فيه بما يشكل طبقة بخار واحدة مستمرة على طول الجزء السفلي، فإن هذه الطبقة سوف تبطئ انتقال الحرارة من سطح الحاوية إلى السائل. وبالتالي، فإن الوصول إلى نقطة الغليان سوف يستغرق مزيداً من الوقت والطاقة.
3 طرق
في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، قام فريق من الباحثين، يضم الباحث يونجساب سونغ وبروفيسور إيفلين وانغ، في تعظيم تكوين الفقاعات مع تجنب تشكيل طبقة البخار في القاع على سطح الحاوية أو الوعاء، من خلال إنشاء معالجة يمكن تطبيقها بثلاث طرق كما يلي:
• يتم وضع مجموعة من الخدوش الدقيقة في السطح، يبلغ عرضها 10 ميكرومتر ومتباعدة حوالي 2 مم، لتعمل كنقاط تثبيت للفقاعات، بحيث لا تتحرك مكونة طبقة متصلة في قاع الحاوية.
• تغطية سطح الوعاء أو الحاوية بخدوش ذات حواف نانوية. تزيد الحواف النانوية من مساحة السطح المُسخنة، مما يزيد من معدل تبخر الماء السائل إلى بخار مكون للفقاعات.
• يتم توزيع أعمدة صغيرة بشكل فردي على سطح قاع وعاء غلي الماء أو السوائل.
ويقوم العامود الصغير أو الانبعاج بسحب الماء لتشكل باستمرار طبقة من السائل بين سطح الغليان والفقاعة، بما يؤدي إلى زيادة كفاءة الغليان لأن يقوم السطح يقوم بشكل متواصل بتسخين الماء السائل، بدلاً من تمرير الحرارة عبر البخار في الفقاعة.
تطبيقات متنوعة
لا يزال يتعين إجراء المزيد من الأبحاث، حيث تم اختبار الإصدار الحالي من التقنية الجديدة في إعدادات صغيرة الحجم فقط.
ومن المأمول أنه بمجرد تطويره بشكل أكبر، أن يمكن استخدام المعالجة السطحية في تطبيقات مثل توليد الكهرباء بالبخار أو تبريد الإلكترونيات، وبالطبع يمكن أن يؤدي إلى تقليل الوقت المستغرق لصنع كوب من الشاي.
