Уравнение Кельвина работает и на уровне атомов

N+1Наука

Уравнение капиллярной конденсации случайно сработало на атомарном масштабе

Александр Дубов

QianYang et al./ Nature, 2020

Британские и китайские физики обнаружили, что уравнение Кельвина, которое описывает конденсацию воды в макроскопических капиллярах, неожиданно хорошо работает и на атомарном уровне — за пределами области своей применимости. Работоспособность термодинамического уравнения на таких масштабах авторы работы считают случайной и связывают ее с одновременной упругой деформацией стенок капилляров. Тем не менее на качественном уровне макроскопическое уравнение капиллярной конденсации должно работать в большинстве случаев и на атомарном масштабе, пишут ученые в Nature.

Уравнение Кельвина, связывающее между собой кривизну поверхности конденсирующейся жидкости и давление пара над ней, — одно из очень важных для физической химии соотношений. Оно помогает описать динамику конденсации жидкости в пористых материалах, зародышеобразование во время кристаллизации или процессы коррозии. Эту же взаимосвязь используют, когда с помощью адсорбции измеряют размер пор в пористых материалах.

Уравнение капиллярной конденсации. В уравнении p — действительное давление пара, psat — давление насыщенного пара над плоской поверхностью, γ — поверхностное натяжение, r — радиус кривизны поверхности.

Это уравнение выводится из термодинамических принципов и хорошо работает в равновесных системах, размер которых позволяет рассматривать конденсирующуюся жидкость (например воду) как непрерывную среду. Как только радиус водного мениска становится сравним с размером молекулы воды (это около 0,3 нанометра), условия, в которых получено это уравнение, перестают выполняться из-за дискретности молекулярной структуры вещества и это соотношение применять нельзя. Однако само уравнение предполагает, что, например, при относительной влажности около 50 процентов, радиус кривизны конденсирующейся из пара жидкости должен быть как раз порядка нескольких нанометров, а для гидрофильных поверхностей — еще меньше, и часто уравнение Кельвина пытаются использовать и за границами области его применимости.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Грудное молоко помешало бактерии вызвать воспаление в кишечнике новорожденного Грудное молоко помешало бактерии вызвать воспаление в кишечнике новорожденного

Как материнское грудное молоко защает ребенка от дисбиоза и воспаления кишечника

N+1
«Когда ты по-настоящему счастлив, то не боишься всё потерять». Правила бизнеса легендарного главы Zappos Тони Шея «Когда ты по-настоящему счастлив, то не боишься всё потерять». Правила бизнеса легендарного главы Zappos Тони Шея

Тони Шей о том, как относиться к сотрудникам и почему не в деньгах счастье

Inc.
Астрономы нашли наиболее вероятного кандидата в беззвездное гало темной материи субгалактической массы Астрономы нашли наиболее вероятного кандидата в беззвездное гало темной материи субгалактической массы

Астрономы подтвердили статус Cloud-9 как кандидата в объекты типа RELHIC

N+1
Зубра исключили из числа видов под угрозой вымирания Зубра исключили из числа видов под угрозой вымирания

Статус зубра понизили с уязвимого до близкого к угрожаемым

N+1
Возможно, у вас уже все есть: разбор гардероба в 4 простых правилах Возможно, у вас уже все есть: разбор гардероба в 4 простых правилах

Почему бы не заняться разбором гардероба прямо сейчас?

Правила жизни
Эффект «зловещей долины»: могут ли роботы сделать нас счастливыми Эффект «зловещей долины»: могут ли роботы сделать нас счастливыми

Рассказываем, как роботы помогают ухаживать за пожилыми, учиться, работать

Forbes
История пятая — глобальная История пятая — глобальная

Чем человек отличается от дождевого червя

Weekend
25 типичных ошибок, которые каждый мужчина совершает снова и снова 25 типичных ошибок, которые каждый мужчина совершает снова и снова

Есть вещи, которые делать нельзя, но мы все равно делаем. И потом жалеем!

Maxim
В чистом поле В чистом поле

Редактор Vogue разбирается, какие марки макияжа достойны звания clean beauty

Vogue
Астрономы объявили о загадочном исчезновении самой большой черной дыры во Вселенной Астрономы объявили о загадочном исчезновении самой большой черной дыры во Вселенной

Черные дыры не могут исчезать бесследно... Или могут?

Популярная механика
К 2050 году сельское хозяйство нарушит местообитания почти 90 процентов позвоночных К 2050 году сельское хозяйство нарушит местообитания почти 90 процентов позвоночных

Сельскохозяйственные земли напрямую повлияют на сокращение биоразнообразия

N+1
Вязкий кошмар: читательница Cosmo рассказала, как боролась с булимией и победила Вязкий кошмар: читательница Cosmo рассказала, как боролась с булимией и победила

История девушки, которая справилась с нервной булимией

Cosmopolitan
Рома Зверь — про непротестный рок, надоевший рэп и зло из телевизора Рома Зверь — про непротестный рок, надоевший рэп и зло из телевизора

Вечно молодой группе «Звери» исполнилось 20 лет: интервью с ее лидером

РБК
Директора по наследию — о винтажных драгоценностях в архивах брендов Директора по наследию — о винтажных драгоценностях в архивах брендов

Хранители наследия главных ювелирных домов возвращают ценные экспонаты прошлого

РБК
Синдром старой ведьмы: чем опасен сонный паралич Синдром старой ведьмы: чем опасен сонный паралич

Интересные факты о сонном параличе, которые помогут тебе справиться с ним

Cosmopolitan
Пластический хирург — о том, как выглядеть естественно после операций Пластический хирург — о том, как выглядеть естественно после операций

Пластический хирург Галия Моллаева — о трендах в хирургии и пластике лица

РБК
Новый год к нам мчится Новый год к нам мчится

Устроим себе виртуальное новогоднее путешествие

Лиза
Эпоха радикальных перемен: автомобильные двигатели конца ХХ века Эпоха радикальных перемен: автомобильные двигатели конца ХХ века

К концу ХХ века в создании автомобильных двигателей внезапно назрела революция

Популярная механика
Ученые нашли у беломорских моллюсков необычный способ добывать пищу Ученые нашли у беломорских моллюсков необычный способ добывать пищу

Моллюски Белого моря буквально выедают полипов изнутри

Популярная механика
С французским акцентом С французским акцентом

Пентхаус в стиле элегантной и утонченной французской классики

SALON-Interior
Придумала облачные услуги, борется с Microsoft и мечтает о выручке $60 млрд: чем известна Salesforce, покупающая Slack Придумала облачные услуги, борется с Microsoft и мечтает о выручке $60 млрд: чем известна Salesforce, покупающая Slack

Как развивается одна из самых успешных компаний на рынке облачного ПО

VC.RU
Расслабленный стиль шестидесятых в фильмах Жан-Люка Годара: 5 выдающихся образов Расслабленный стиль шестидесятых в фильмах Жан-Люка Годара: 5 выдающихся образов

Знаковые мужские образы шестидесятых в фильмах Жана-Люка Годара

Esquire
«Ты можешь все»: мотивация или заблуждение? «Ты можешь все»: мотивация или заблуждение?

Что нас ограничивает и так ли плохо видеть границы своих возможностей?

Psychologies
Временное кодирование увеличит размерность бозонного сэмплинга Временное кодирование увеличит размерность бозонного сэмплинга

Физики придумали новый способ бозонного сэмплинга в фотонной оптической схеме

N+1
Интервью с шефом ресторана «Турандот» Дмитрием Еремеевым Интервью с шефом ресторана «Турандот» Дмитрием Еремеевым

Как пообедать во дворце, не имея королевского бюджета

СНОБ
Фактор роста Фактор роста

Развеиваем мифы о длинных волосах и рассказываем, как правильно их отращивать

Glamour
10 главных книг 2020 года для предпринимателей. Выбор Inc. 10 главных книг 2020 года для предпринимателей. Выбор Inc.

Самые полезные для предпринимателей книги на русском языке

Inc.
Что такое «стокгольмский синдром» и почему люди любят тех, кто над ними издевается Что такое «стокгольмский синдром» и почему люди любят тех, кто над ними издевается

Почему большинство людей так склонны любить тех, кто над ними издевается?

Maxim
Археологи исследовали загадочные артефакты из бивня мамонта Археологи исследовали загадочные артефакты из бивня мамонта

Коллекция позднепалеолитического комплекса Усть-Кова в Северном Приангарье

Популярная механика
88 м² 88 м²

Елена Симкина оформила квартиру для коллекционера работ Эрте

AD
Открыть в приложении