به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

روشی غیرمعمول برای تبخیر آب

تاریخ انتشار: ۱۹ آبان ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۰۵۶۴۵۱

 کشف جدید دانشمندان دانشگاه MIT آمریکا، یک کشف خارق‌العاده و در نوع خود بی‌نظیر است. آنها دریافته‌اند که نور می‌تواند با سرعتی به مراتب بیشتر از گرما، آب را تبخیر کند، به ویژه آبی که در هیدروژل قرار دارد. این اثر "فوتومولکولی" نام گرفته و می‌تواند باعث تحول فرآیند نمک‌زدایی خورشیدی و مدل‌سازی آب و هوا شده و به صورت بالقوه تولید آب در فرآیندهای نمک‌زدایی را سه برابر کرده و باعث پیشرفت چشمگیری در فناوری‌های خنک‌کننده خورشیدی خواهد شد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

فرآیندی که به تازگی شناسایی شده، امکان توضیح انواع پدیده‌های طبیعی را فراهم کرده و رویکردهای جدیدی را در راستای نمک‌زدایی امکان‌پذیر می‌کند.

باید این را در نظر داشت که فرآیند تبخیر همیشه در اطراف ما رخ می‌دهد؛ از عرقی که بدن ما را خنک می‌کند گرفته تا شبنمی که در نور آفتاب صبح ناپدید می‌شود. ولی درک علم از این فرآیند فراگیر ممکن است، یک قطعه از یک پازل بزرگ را کم داشته باشد.

در سال‌های اخیر برخی از محققان از اینکه آبی که در آزمایش‌هایشان آن را در ماده‌ای اسفنج مانند به نام هیدروژل نگهداری می‌کنند، با سرعتی بالاتر از استفاده از گرما یا انرژی حرارتی، تبخیر می‌شود، حیرت‌زده شده‌اند. جالب اینجاست که این اختلاف سرعت، بسیار چشمگیر و جالب توجه است (دو برابر یا حتی سه برابر و بیشتر از حداکثر نرخ نظری).

تبخیر ناشی از نور

تیمی از محققان دانشگاه MIT، بعد از انجام چندین سری آزمایش و شبیه‌سازی جدید و بررسی دوباره برخی از نتایج حاصله از گروه‌های مختلفی که مدعی بودند که از حد حرارتی فراتر رفته‌اند، به جمع‌بندی جالبی رسیدند: تحت شرایط خاص و در فصل مشترکی که آب و هوا با هم برخورد دارند، نور می‌تواند بدون نیاز به گرما، به شکل مستقیم باعث تبخیر آب شود و حتی می‌تواند این فرآیند را به شکلی کارآمدتر از حرارت و گرما انجام دهد.

در جریان این آزمایش‌ها، آب در داخل ماده هیدروژل نگهداری می‌شد ولی محققان معتقدند که این پدیده ممکن است در شرایط دیگر نیز رخ دهد.

نتایج این بررسی‌ها اخیرا در مقاله‌ای در PNAS و به نام چند استاد دانشگاه MIT منتشر شده است.

این پدیده ممکن است نقش کلیدی و ارزشمندی در شکل‌گیری و تکامل مه و ابرها ایفا کرده و در نتیجه گنجاندن آن در مدل‌های اقلیمی برای افزایش و بهبود دقت این مدل‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است و در عین حال می‌تواند نقش بسیار مهمی در فرآیندهای مختلف صنعتی مثل نمک‌زدایی آب با انرژی خورشیدی ایفا کند و شاید بتواند جایگزین‌هایی را برای مرحله تبدیل نور خورشید به گرما نیز معرفی نماید.

پیامدها و نتایج تحقیق

یافته‌های جدید، حیرت و تعجب خیلی‌ها را به همراه داشته؛ چرا که آب خودش به تنهایی نمی‌تواند میزان قابل توجهی نور را به خود جذب کند. به همین دلیل هم هست که می‌توانید در یک دریاچه یا دریایی با آبی تمیز، به وضوح تا عمق چند متری را ببینید.

هنگامی که اعضای این تیم در ابتدا شروع به کاوش درباره فرآیند تبخیر خورشیدی برای نمک‌زدایی کردند، ابتدا ذرات یک ماده سیاه و جاذب نور را در یک ظرف آب قرار دادند تا بدین ترتیب به تبدیل نور خورشید به گرما، کمک کنند.

بعد از آن، اعضای تیم با تلاش‌های گروه دیگری روبرو شدند که موفق شده بودند تا نرخ تبخیر دو برابر حد حرارتی را به دست بیاورند. (حد حرارتی، بالاترین میزان ممکن تبخیر است که برپایه ورودی داده‌ای گرما براساس اصول اولیه فیزیکی مثل حفظ انرژی صورت می‌گیرد. در جریان این آزمایشات، آب در یک هیدروژل قرار داشت. گرچه دانشمندان در ابتدا تردیدهایی داشتند، اما آنها آزمایش‌های خود را با هیدروژل‌ها ، از جمله قطعه‌ای مواد از گروهی دیگر آغاز کردند.

بیشتربخوانید

چرا نور سریع‌تر از صوت حرکت می‌کند؟

 یکی از این دانشمندان در این رابطه گفت:« ما آن را تحت شبیه‌ساز خورشیدی خودمان آزمایش کردیم و کار کرد و جواب داد.» و بدین ترتیب نرخ تبخیر بالا را تائید کرد. او ادامه داد:« پس ما دیگر آن را باور کردیم.» در ادامه مسیر، چن با همراهی دانشمند دیگری به نام تو، ساخت و آزمایش هیدروژل‌های خود را آغاز کردند.

آنها در ابتدا به این شک کردند که تبخیر اضافی ممکن است ناشی از خود نور باشد (یعنی فوتون‌های نور، در واقع با دسته‌هایی از مولکول‌های آب که از سطح آب جدا شده بودند، برخورد می‌کردندو این اثر فقط در لایه مرزی بین آب و هوا در سطح ماده هیدروژل اتفاق می‌افتد) و شاید هم روی سطح دریا یا سطوح قطرات آب در ابر یا مه رخ می‌دهد.

در آزمایشگاه آنها سطح یک هیدروژل را مشاهده کردند که توسط یک ماتریس JELL-O مانند که عمدتا از آب تشکیل شده بود و یک شبکه اسفنج مانند از غشاهای نازک متصل داشت. آنها واکنش آن را به تابش نور خورشید که با طول موج‌های دقیق و کنترل شده شبیه‌سازی شده بود، اندازه‌گیری کردند.

دانشمندان به ترتیب سطح آب را در معرض رنگ‌های مختلف نور قرار داده و میزان تبخیر را اندازه‌گیری کردند. آنها این کار را با قرار دادن ظرف هیدروژل مملو از آب بر روی یک ترازو و سپس اندازه‌گیری مستقیم مقدار جرم از دست رفته آب در اثر تبخیر و در عین حال نظارت بر دمای بالای سطحی هیدروژل انجام دادند.

برای آنکه نور، گرمای اضافی به سطح وارد نکند، پوشش محافظی برای آن در نظر گرفته شده بود. دانشمندان دریافتند که این اثر با تغییر رنگ نور، تغییر می‌کند و در طول موج خاصی از نور سبز به اوج خود می‌رسد. آنها متوجه شدند که چنین وابستگی رنگی‌ای هیچ ارتباطی با گرما نداشته و این ایده را که این خود نور است که حداقل بخشی از تبخیر را ایجاد می‌کند، تائید کرد.

در ادامه محققان سعی کردند تا نرخ تبخیر مشاهده شده را با همان تنظیمات ولی این بار با بهره‌گیری از الکتریسیته برای گرم کردن مواد (بدون استفاده از نور) تکرار کنند. حتی در شرایطی که ورودی حرارتی، مشابه آزمایش قبلی بود، اما مقدار آب تبخیر شده، هرگز از حد حرارتی فراتر نرفت. این درحالی بود که با بهره‌گیری از نور خورشید شبیه‌سازی شده، این اتفاق رخ داد و مشخص شد که نور عامل تبخیر اضافی است.

طبق گفته چن، اگرچه آب به خودی خود، نور زیادی را جذب نمی‌کند و هیدروژل هم چنین کاری نمی کند، ولی وقتی این دو با هم ترکیب می‌شوند، به جذب‌کننده‌های قوی‌تری تبدیل می‌گردند. این به مواد این امکان را می‌دهد تا انرژی فوتون‌های خورشیدی را به شکل موثری مهار کرده و بدون نیاز به رنگ تیره برای جذب، از حد حرارتی فراتر روند.

کاربردهای بالقوه و همکاری‌های مداوم

با کشف این اثر که دانشمندان آن را اثر "فوتو مولکولی" نامیده‌اند، حالا آنها در حال کار برروی نحوه اعمال آن در نیازهای واقعی بشر هستند. آنها حالا دو کمک هزینه دریافت کرده‌اند؛ یکی از آزمایشگاه سیستم‌های آب و غذای عبداللطیف جمیل دانشگاه MIT تا با آن به مطالعه نحوه استفاده از این پدیده در راستای بهبود کارایی سیستم‌های نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی بپردازند و دیگری کمک هزینه Bose برای بررسی اثر این پدیده برروی مدل‌سازی تغییرات آب و هوایی.

تو درباره فرآیند استاندارد نمک‌زدایی توضیح داد:« این فرآیند معمولا دو مرحله دارد؛ در ابتدا ما آب را به بخار تبدیل کرده و در ادامه به این نیاز داریم تا با متراکم کردن و فشرده‌سازی بخار، آن را به آب شیرین تبدیل کنیم.» طبق گفته او، با این کشف می‌توان اقدامات را به نحو دیگری پیش برد:« حالا ما می‌توانیم به شکلی بالقوه به کارایی بالاتری در زمینه تبخیر برسیم.» این پروسه همچنین می‌تواند در فرآیندهایی که نیاز به خشک کردن یک ماده دارند، کاربرد داشته باشد.

چن در عین حال یادآوری کرد که در اصل، او فکر می‌کند که ممکن است بتوان با بهره‌گیری از این رویکرد بر پایه نور، حجم آب تولید شده با نمک‌زدایی خورشیدی که در حال حاضر ۱.۵ کیلوگرم در ازای هر متر مربع است را به اندازه سه تا چهار برابر افزایش داد:« این به طور بالقوه می‌تواند منجر به نمک‌زدایی ارزان‌تری شود.»

تو نیز به این نکته اشاره کرد که از این پدیده می‌توان به شکل بالقوه در فرآیندهای خنک کننده تبخیری بهره برد و از تغییر فاز در راستای ارائه یک سیستم خنک کننده خورشیدی بسیار کارآمد استفاده کرد.

در عین حال محققان با گروه‌های دیگری که در تلاش برای تکرار این یافته‌ها هستند، به همکاری نزدیک می‌پردازند و امیدوارند تا بتوانند بر شک و شبهاتی که با یافته‌های غیرمنتظره و همچنین فرضیه‌ای که برای توضیح آنها ارائه شده غلبه کنند.

منبع: خبرآنلاین

باشگاه خبرنگاران جوان وب‌گردی خواندنی‌ها

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: دانستنی ها تبخیر آب انرژی خورشیدی کشف جدید

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۰۵۶۴۵۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

بازاندیشی نظری و روشی در شناخت کلان مفهوم عدالت اجتماعی

به گزارش گروه پژوهش خبرگزاری علم و فناوری آنا، عدالت اجتماعی یکی از مهمترین واژگان علوم انسانی و اجتماعی است و معمولا در بسیاری از محافل و کرسی‌های دانشگاهی و پژوهشی کشور در دیدگاه‌ها و رویکرد‌های جامعوی در سطوح کلان، میانه و خُرد از جایگاه مقولۀ هسته مرکزی برخوردار است.

 رضا صفری شالی (دانشیار جامعه‌شناسی دانشگاه خوارزمی) در مقال‌های با عنوان «ضرورت بازاندیشی نظری و روشی در شناخت کلان مفهوم عدالت اجتماعی» به این موضوع اشاره می‌کند که در تعریف و سنجش عدالت اجتماعی در کشور رویکرد واحدی وجود ندارد؛ لذا گاهاً برداشت ناقص و نامفهوم از عدالت وجود دارد و عدالت در معنای برابری، شایستگی، نیاز، انصاف، حد وسط و میانه و... تقلیل داده می‌شود؛ هرچند هر یک از مفاهیم مذکور بخشی از سازه عدالت هستند ولی کل عدالت و یا در قامت آن نیستند.

* عدالت اجتماعی

این پژوهشگر در این مقاله می‌نویسد عدالت اجتماعی امکان بهره‌مندی همه از شرایط یکسان برای دسترسی به  فرصت‌های اجتماعی است. حفظ حقوق همۀ مردم در جامعه، احترام به حقوق یکدیگر است. در سنجش عدالت در محافل دانشگاهی و پژوهشی تاکنون بیشتر درک از عدالت و احساس عدالت مدنظر بوده که اغلب با روش پیمایش مورد تعریف عملیاتی و سنجش قرار گرفته است.

عدالت اجتماعی امکان بهره‌مندی همه از شرایط یکسان برای دسترسی به  فرصت‌های اجتماعی است

او خاطرنشان می‌کند که این مقاله با رویکرد جامع  جهت رسیدن به تعریف نظری و چارچوب روشی دقیق درخصوص عدالت اجتماعی، ابتدا به بررسی رویکرد‌ها و دیدگاه‌های عدالت اجتماعی می‌پردازد تا به درک نشانه‌های اصلی و مفصل‌بندی‌های خاص آن بپردازد.

به زعم شالی تحقیقات عدالت از نظر تاریخی در چارچوبی چندرشته‌ای توسعه یافته است. رشته‌های مختلف درگیر درمباحث عدالت شامل فلسفه، جامعه‌شناسی، روانشناسی و اقتصاد است.
می‌توان گفت به‌طور گسترده اکثر رویکرد‌های فلسفی عدالت بر جنبه‌های هنجاری، عینی و ساختار‌های تقویت عدالت در جامعه استوار است.

* عدالت از منظر روانشناسی

این پژوهش بیان می‌کند که از منظر روانشناسی، عدالت بیشتر به جنبه‌های ذهنی آن چه مردم آن را عادلانه یا ناعادلانه تصور می‌کنند مربوط است. روانشناسی کمتر به ساختار توجه کرده و بیشتر بر درک و توضیح نحوه تفکر و احساس مردم در مورد عدالت تمرکز دارد و عدالت را در سطح افراد بیان می‌کند.

او می‌نویسد روانشناسی در سطح فردی بیشترین همپوشانی را با مطالعات اخلاقی (Moral) دارد و فرایندهای شناختی و عاطفی به هنگام مواجه با بی‌عدالتی در افراد بسته به تفاوت آنها در درک، تفکر و اخلاق‌مداری متفاوت است. بررسی جامع فرایند‌های روانشناسی مرتبط با عدالت مستلزم گنجاندن پویایی‌های، بین‌فردی (Interpersonal) درون‌فردی (Individual) و درون‌گروهی (Intergroup) در مطالعات است.

* دیدگاه اقتصادی و جامعه‌شناسی عدالت

به زعم این پژوهشگر برخلاف دیدگاه اقتصادی عدالت که در سطح کلان به عنوان یک سیستم توزیع و در سطح خُرد به عنوان یک سیستم انتخاب عقلانی بررسی می‌شود، در جامعه‌شناسی عدالت به عنوان یک ارزش اجتماعی در داخل جامعه و گروه‌های مختلف موجود در جامعه تعیین می‌شود.

او معتقد است موضوع اصلی در مطالعات عدالت اجتماعی، بررسی ساختار‌های موجود در جامعه است. به عبارت دقیق‌تر، جامعه‌شناسی پدیده‌های عدالت جمعی را به تصویر می‌کشد، مسیری که در آن نهاد‌های اصلی جامعه، حقوق اساسی و وظایف را تعیین کرده و منافع حاصل از مشارکت اجتماعی را توزیع می‌نمایند در سطح بین‌فردی و بین‌گروهی مطالعات روانشناسی هم‌پوشانی با مطالعات جامعه‌شناسی عدالت و عدالت توزیعی خواهد داشت.

* عدالت توزیعی (Distributive Justice)

به زعم شالی در خصوص اَشکال یا وجه‌های مختلف عدالت باید خاطرنشان ساخت که شکل اول عدالت توزیعی است که به عدالت درک‌شده از اصول و قواعد تنظیم‌کننده توزیع منابع و به ارزیابی نتایج واقعی توزیع در رابطه با نتایج مورد انتظار اشاره دارد.

عدالت در ارتباط با مفاهیمی مانند «مقایسۀ اجتماعی» و «احساس محرومیت اجتماعی» نمود پیدا می‌کند

او در ادامه می‌نویسد در مطالعات عدالت توزیعی توجه به چند مورد از اهمیت بالایی برخوردار است اولین مورد شناسایی اصول و قواعدی که باید برای نحوه توزیع عادلانە منابع اجتماعی یا بار فشار‌ها مانند جرائم مورد استفاده قرار گیرد.  مورد دوم بی‌عدالتی ناشی از قواعد توزیع چه پیامد‌هایی خواهد داشت.

* عدالت رویه‌ای (Procedural Justice)

این پژوهشگر می‌نویسد عدالت رویه‌ای است که دیرتر از عدالت توزیعی مطرح شده و بر عادلانه بودن رویه‌ها و فرایند‌های توزیع منابع تمرکز دارد. در این شکل عدالت تمرکز اصلی نه بر روی نتایج، بلکه درخصوص فرایند‌های آن است. عقیده اصلی این دیدگاه این است که جریان منصفانه/عادلانه  بی‌طرفانه با چه تصمیم‌هایی عملی خواهد شد. اگر نحوه تصمیم‌گیری عادلانه یا منصفانه تشخیص داده شود، احتمالا خروجی یا توزیع نهایی منابع به عنوان فرایندی عادلانه یا منصفانه پذیرفته خواهد شد.

* عدالت کیفری (Retributive)

این نویسنده بیان می‌کند که عدالت کیفری به نتایج منفی ناشی توزیع منابع اشاره دارد. از نظر تاریخی، تحقیقات عدالت توجه خود را معطوف به توزیع منابع مثبت کرده است. فرض حاکم این بوده است که رویکرد‌های مربوط به توزیع منافع مثبت در مورد توزیع منابع منفی نیز صدق می‌کند. اگرچه تحقیقات نشان داده است که عدالت مربوط به منابع مثبت و منفی ممکن است شامل فرایند‌های متمایزی باشند این شکل از عدالت نیز در بین رشته‌های مختلف قابل بررسی است.

او می‌نویسد عدالت کیفری در پی یافتن مجازات توزیع منفی مناسب برای افراد خاطی است. عدالت کیفری به جزا و تنبیه عادلانه برای عمل خطا و قانون‌شکنی مربوط است. مطالعات آلودگی آب و هوا و جرائم تخطی از استاندارد‌های تخلیه آن بیشتر در این بخش قرار میگیرد.

* عدالت ترمیمی (Restorative)  و عدالت جبرانی (Reparative)

در چند دهە اخیر و با نقد رویکرد سنتی عدالت کیفری، گونە جدیدی از عدالت به عنوان عدالت جبرانی یا عدالت ترمیمی مطرح شده است. وجه چهارم عدالت نیز مشابه عدالت کیفری با نتایج منفی سروکار دارد. تأکید بر رویه‌های رسمی برای جبران عدالت، روی فرایندهای غیررسمی متمرکز است که به موجب آن قربانیان، بزهکاران و جوامع ترغیب می‌شوند تا گامی برای جبران آسیب بردارند.

به طور خلاصه تتبع نظری موضوع نشان می‌دهد که در ترسیم عدالت اجتماعی، نَه نسخۀ دستچپی‌ها (یعنی برابری در فرصت‌ها و برابرسازی نتایج) و نَه نسخۀ دستراستی‌ها (یعنی فقط برابرسازی فرصت‌ها و توجه به شایستگی‌ها) نسخۀ کاملی برای کشور ماست؛ بلکه نیاز به یک دیدگاه ترکیبی و با توجه به ارزش‌های بومی و به عبارتی مقتضیات اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی(ایرانی – اسلامی) است.

در نهایت اینکه توصیۀ نوشتار حاضر درخصوص سنجش عدالت اجتماعی این است که عدالت در ارتباط با مفاهیمی مانند «مقایسۀ اجتماعی» و «احساس محرومیت اجتماعی»نمود پیدا می‌کند، ازاینرو نیاز به روش‌های ترکیبی (کیفی و کمّی بصورت توأمان) جهت شناخت ‌ادارک/ احساس و برخورداری از عدالت اجتماعی در جامعه وجود دارد، در این راستا روش‌های کیفی عمیق پدیدارشناسی معمولا راهی به ذهنیت مخاطبان پیدا می‌کنند و تجارب زیستۀ افراد و مقتضیات زمانی و مکانی را در نظر می‌گیرند و می‌توانند شاخص‌های قابل توجهی جهت سنجش برای تحقیقات پهن‌دامنۀ پیمایشی ایجاد کنند و با تلفیق رویکردهای کمّی و کیفی می‌توان به شناخت عمیق و جدی از مخاطبان درخصوص عدالت اجتماعی رسید.

انتهای پیام/