Luz verde significa “vá”. Isso também pode se aplicar à evaporação das moléculas de água.
A luz visível, especialmente a de tonalidade esverdeada, pode estimular a evaporação da água, relatam os pesquisadores no Proceedings of the National Academy of Sciences de 7 de novembro. Em experimentos, a evaporação da água sob luz visível mostrou uma taxa de evaporação mais alta do que a possível com base apenas no calor, dizem o engenheiro mecânico do MIT Gang Chen e colegas.
Juntamente com outras observações, dizem eles, a descoberta sugere que quando a luz brilha sobre a água, partículas individuais de luz, ou fótons, podem romper as ligações que ligam as moléculas de água, libertando aglomerados de moléculas no ar.
“Isso é muito emocionante”, diz Yuki Nagata, químico do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz, Alemanha, que não participou da pesquisa. Ele observa que a hipótese precisa de verificação adicional. “Não temos 100 por cento de certeza de que este seja realmente o mecanismo”, diz ele. Mas se for, é “totalmente novo”.
Normalmente, o calor é o que impulsiona a evaporação, fazendo com que as moléculas de água no líquido se empurrem com mais vigor. Essa energia extra pode quebrar algumas das ligações entre as moléculas do líquido, permitindo que as moléculas escapem na forma de vapor de água. Com base na quantidade de calor que entra, os cientistas podem calcular a quantidade de evaporação esperada. A luz visível pode ajudar a evaporar a água devido ao calor que transmite. Mas até agora não se pensava que quebrasse diretamente as ligações entre as moléculas de água.
No novo estudo, os pesquisadores lançaram luz sobre a água contida em hidrogéis porosos, materiais que absorvem água avidamente. O efeito proposto ocorre onde o ar encontra a água, e os hidrogéis estudados pelos pesquisadores contêm inúmeras fendas onde os dois se encontram, permitindo que a água seja separada e escape. Em alguns casos, a taxa de evaporação foi mais que o dobro da expectativa baseada no calor. Além do mais, a taxa de evaporação variou com o comprimento de onda da luz. A luz verde produziu a maior taxa de evaporação.
Essa dependência do comprimento de onda é um apoio convincente à hipótese dos investigadores, diz a termodinamicista Janet AW Elliott, da Universidade de Alberta, em Edmonton, Canadá. “Se você apenas ilumina alguma coisa com luz [visível], como saber se é a luz ou o calor da luz que está fazendo o seu trabalho? Mas se depende do comprimento de onda… isso é evidência de que a parte luminosa é importante.” Além disso, diz ela, o excesso de evaporação não ocorreu quando foi usado aquecedor em vez de luz.
Quando o calor impulsiona a evaporação, as moléculas normalmente escapam uma de cada vez. Mas as medições da temperatura do vapor acima do hidrogel sugerem que, quando a luz impulsiona a evaporação, as moléculas de água escapam em aglomerados. Então os próprios aglomerados evaporam, quebrando-se em moléculas individuais de água, resfriando o vapor no processo.
Em geral, a temperatura medida do vapor foi maior perto do hidrogel, assim como o vapor é mais quente diretamente acima de uma panela em ebulição. Mas numa bolsa de vapor entre 8 e 14 milímetros acima da superfície, a temperatura não variava com a altura. Isto, dizem os investigadores, é evidência de uma região onde o ar está saturado com moléculas de água individuais e onde os aglomerados evaporam e recondensam continuamente.
“É bastante convincente que, nesta configuração experimental específica, você possa ver aglomerados de moléculas se desprendendo e então esses aglomerados evaporando”, diz Elliott.
Mas, diz Elliott, “ainda há muitas perguntas a serem respondidas”. Por exemplo, os investigadores não explicam em detalhe como é que os fótons podem quebrar as ligações ou porque é que funciona melhor com luz verde.
Chen admite que a explicação teórica envolve alguns acenos de mão. Ainda assim, ele espera que esse efeito possa ser utilizado para fins práticos, como maneiras mais eficientes de produzir água doce a partir de água salgada.
O efeito pode ser generalizado na natureza, diz Chen, na água contida em materiais porosos como o solo ou as plantas, ou em espumas na superfície do oceano. “Temos a sensação de que isso está realmente acontecendo diariamente, de forma ampla, e é por isso que estamos muito entusiasmados com isso.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceNews
