Strona Mirosława Dakowskiego
Odwiedza nas 23 gości
S T A R T arrow Klimaty i napór kłamstw arrow Klimaty 15 arrow Parowanie do poprawki  a wraz z nim "globalne ocieplenie"
Sunday 08 December 2019 02:01:12.28.
W Y S Z U K I W A R K A
Parowanie do poprawki  a wraz z nim "globalne ocieplenie" Drukuj Email
Wpisał: prof. dr hab. Robert Hołyst   
04.11.2015.

Parowanie do poprawki – a wraz z nim „globalne ocieplenie

 

 

http://ichf.edu.pl/press/2015/10/IChF151022a_PL.pdf

 

 

Warszawa, 22 października 2015

 

Proces parowania, jeden z najpowszechniejszych na naszej planecie, przebiega inaczej niż się dotychczas wydawało – wykazały nowe symulacje komputerowe przeprowadzone w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie. Odkrycie niesie dalekosiężne konsekwencje m.in. dla obecnych modeli globalnego klimatu, gdzie

kluczową rolę odgrywa parowanie oceanów.

 

 

Parują morza i oceany, mikrokrople paliwa w silniku i pot na skórze. Dla każdego z nas parowanie

ma ogromne znaczenie: kształtuje klimat planety, wpływa na koszty podróży samochodem, jest

jednym z najważniejszych czynników regulujących temperaturę ciała człowieka. Tak powszechne,

parowanie wydawało się już zjawiskiem odartym z tajemnic.

 

W uznanym czasopiśmie naukowym „Soft Matter” fizycy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie udowadniają, że to

przekonanie było błędne i mechanizm parowania musi działać inaczej niż dotychczas zakładano.

„Nauka kiepsko sobie radzi z opisami procesów zachodzących w przyrodzie. Znakomicie

opisujemy stany: to, co jest na początku procesu, to, co jest na końcu. Ale co się dzieje pomiędzy?

Jak naprawdę przebiega dany proces? Od wielu lat zadajemy sobie to pytanie w odniesieniu do

zjawiska parowania – i dochodzimy do coraz ciekawszych wniosków”, mówi prof. dr hab. Robert

Hołyst (IChF PAN).

W rozważaniach naukowych i technicznych do opisu szybkości parowania używa się wzoru

Hertza-Knudsena – zależności znanej od ponad stu lat. Wynika z niej dość intuicyjne

przewidywanie: w danej temperaturze szybkość parowania cieczy zależy od tego, jak aktualne

ciśnienie przy powierzchni różni się od ciśnienia, które panowałoby, gdyby parująca ciecz

znajdowała się w równowadze termodynamicznej z otoczeniem.

„Im układ bardziej odchylony od stanu równowagi, tym dynamiczniej powinien do niej powracać. To

przecież takie intuicyjne! Sprawdziliśmy więc wzór Hertza-Knudsena – bo lubimy sprawdzać. W

tym celu przygotowaliśmy wyjątkowo dokładne symulacje komputerowe, które po raz pierwszy

pozwoliły bliżej przyjrzeć się przebiegowi parowania", wyjaśnia dr hab. Marek Litniewski (IChF

PAN).

Zaawansowane symulacje komputerowe, przeprowadzone z użyciem dynamiki molekularnej,

wykazały, że wartości niektórych parametrów opisujących parowanie są nawet kilkukrotnie większe

od przewidywanych przez wzór Hertza-Knudsena. Zauważono jednak efekt znacznie ciekawszy:

strumień gazu uwalniającego się z powierzchni cieczy w trakcie parowania zmieniał się w

niewielkim stopniu mimo znacznych fluktuacji ciśnienia.

„Wniosek z tej obserwacji mógł być tylko jeden: szybkość parowania i ciśnienie pary, czyli wielkości

fizyczne, które dotychczas uznawano za ściśle ze sobą powiązane, wcale takimi nie były. Przez

ponad wiek w opisie teoretycznym zjawiska parowania wszyscy popełnialiśmy poważny błąd!”,

stwierdza dr Litniewski.

Dotychczasowy model parowania bazował na zasadzie zachowania masy: masa cząsteczek

uwolnionych z powierzchni cieczy musiała odpowiednio zwiększać masę gazu w jej otoczeniu.

Fizycy z IChF PAN zauważyli jednak, że skoro cząsteczki uwalniane z powierzchni mają pewną

prędkość, do opisu zjawiska należałoby użyć zasady zachowania pędu.

„Zdaliśmy sobie sprawę, że parowanie w pewnym stopniu przypomina strzelanie z działa: pocisk

wylatuje w jedną stronę, ale całkowity pęd układu musi zostać zachowany, więc działo ulega

odrzutowi w przeciwną. Podobnie dzieje się z cząsteczkami parującej cieczy. Skoro unoszą pęd,

musi być odrzut, a skoro jest odrzut, to ciśnienie odczuwane przez cząsteczki na powierzchni

cieczy będzie inne!”, mówi prof. Hołyst.

W nowych symulacjach komputerowych zmierzono także prędkości cząsteczek uwalnianych z

powierzchni cieczy. Okazały się one niewielkie, rzędu setek mikrometrów na sekundę, co

odpowiada zaledwie kilku kilometrom na godzinę. Fakt ten oznacza, że praktycznie każdy

naturalnie występujący przepływ nad powierzchnią cieczy musi silnie zaburzać proces parowania.

Nie można więc go opisywać wzorem wyprowadzonym dla bardzo szczególnego przypadku, dla

cieczy znajdującej się w równowadze termodynamicznej z otoczeniem.

Odkrycie naukowców z IChF PAN ma ogromne znaczenie m.in. dla zrozumienia rzeczywistych

mechanizmów odpowiedzialnych za globalne ocieplenie. Wbrew potocznemu przekonaniu, gazem

cieplarnianym najobficiej występującym w atmosferze naszej planety nie jest dwutlenek węgla, lecz

para wodna. Wiadomo jednocześnie, że prędkości przepływów mas powietrza nad oceanami

mogą znacznie przekraczać sto kilometrów na godzinę, a zatem z pewnością wpływają na

szybkość parowania. Dotychczasowe oceny tempa parowania oceanów muszą więc być

obarczone błędami, co z pewnością rzutuje na dokładność przewidywań współczesnych modeli

ziemskiego klimatu.

Naukowcy z IChF PAN prowadzą badania nad parowaniem we współpracy z Instytutem Fizyki

PAN w Warszawie, gdzie są realizowane doświadczenia weryfikujące poprawność symulacji.

 

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (http://www.ichf.edu.pl/) został powołany w 1955 roku jako jeden z pierwszych

instytutów chemicznych PAN. Profil naukowy Instytutu jest silnie powiązany z najnowszymi światowymi kierunkami rozwoju chemii

fizycznej i fizyki chemicznej. Badania naukowe są prowadzone w dziewięciu zakładach naukowych. Działający w ramach Instytutu

Zakład Doświadczalny CHEMIPAN wdraża, produkuje i komercjalizuje specjalistyczne związki chemiczne do zastosowań m.in.

w rolnictwie i farmacji. Instytut publikuje około 200 oryginalnych prac badawczych rocznie.

 

KONTAKT:

prof. dr hab. Robert Hołyst

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie

tel. +48 22 3433123

email: rholyst@ichf.edu.pl

 

dr hab. Marek Litniewski

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie

tel. +48 22 3433268

email: mlitniewski@ichf.edu.pl

 

 
« poprzedni artykuł   następny artykuł »
Top! Top!

Nasza strona korzysta z plikow cookies w celu gromadzenia anonimowych statystyk, jesli nie blokujesz tych plikow, to zgadzasz sie na ich uzycie oraz zapisanie w pamieci urzadzenia. Mozesz samodzielnie zarzadzac plikami cookies w ustawieniach przegladarki.