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

К концу века диких северных оленей станет на 27-58 процентов меньше К концу века диких северных оленей станет на 27-58 процентов меньше

Как антропогенное изменение климата влияет на численность северных оленей

N+1
Зачем нужен PRO-режим камеры смартфона? Объясняем на примерах Зачем нужен PRO-режим камеры смартфона? Объясняем на примерах

Режим, который позволяет вручную установить практически все параметры съемки

CHIP
Музыкальное образование может снизить возрастные когнитивные изменения Музыкальное образование может снизить возрастные когнитивные изменения

Как обучение музыке защищает мозг от одной из распространенных проблем старения

ТехИнсайдер
Опасная шестерка: самые частые болезни у мужчин и женщин Опасная шестерка: самые частые болезни у мужчин и женщин

Топ-3 самых частых болезней у мужчин и женщин

Cosmopolitan
Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой

Почему в мире бесконечных возможностей мы все чаще чувствуем тревогу, пустоту?

Forbes
Пятиминутный путеводитель по животным, которые падают с неба Пятиминутный путеводитель по животным, которые падают с неба

Кто, когда падал с неба и почему это часто случается с птицами?

Esquire
Как расстаться с девушкой по-джентльменски? Как расстаться с девушкой по-джентльменски?

Подробная инструкция что делать, чтобы бывшая исчезла из твоей жизни без обид

Maxim
Как подготовиться к родам Как подготовиться к родам

Составляем план действий и готовимся к родам

9 месяцев
Ученые измерили расстояние до самой дальней галактики во Вселенной Ученые измерили расстояние до самой дальней галактики во Вселенной

До самой старой и дальней галактики 13,4 миллиарда лет

Популярная механика
Наполеон: в императоры из республиканца Наполеон: в императоры из республиканца

Диктатура Наполеона слишком изменила и страну, и народ

Дилетант
Зачем Путин решил объявить выходным 31 декабря Зачем Путин решил объявить выходным 31 декабря

31 декабря, повсеместно объявляется выходным днем

СНОБ
Российская компания выпустила оборудованный метеостанцией терминал для дронов Российская компания выпустила оборудованный метеостанцией терминал для дронов

Российская компания Gaskar Group представила автоматический терминал для дрона

N+1
5 ошибок Ильи Елпанова, основателя «Ешь деревенское» 5 ошибок Ильи Елпанова, основателя «Ешь деревенское»

Ошибки, которые дали основателю «Ешь деревенское» полезный опыт

Inc.
Я к вам травою прорасту Я к вам травою прорасту

Как умереть, не нанося вред окружающей среде

Seasons of life
Как создавалась коллекционная нарисованная обложка последнего номера Esquire в юбилейном для журнала 2020 году Как создавалась коллекционная нарисованная обложка последнего номера Esquire в юбилейном для журнала 2020 году

Декабрьско-январский номер Esquire вышел с нарисованной обложкой

Esquire
Признаки беременности: как распознать их до задержки Признаки беременности: как распознать их до задержки

Какие бывают признаки беременности на ранних сроках?

Cosmopolitan
41 м² 41 м²

Заказчик бюро Suite Home Interiors оказался ценителем дизайнерской мебели

AD
Перестаньте отвечать «я занят». Гарвардские ученые доказали, что это обижает собеседника Перестаньте отвечать «я занят». Гарвардские ученые доказали, что это обижает собеседника

Ученые советуют никогда не отвечать так ни друзьям, ни коллегам

Inc.
Потому что могу Потому что могу

Фитнес-гуру Наташа Давыдова теперь на ТВ

Glamour
Не ждите, пока в голове загорится лампочка: как придумать прорывную идею для бизнеса Не ждите, пока в голове загорится лампочка: как придумать прорывную идею для бизнеса

Не ждите, что бизнес-идея, как ньютоновское яблоко, сама свалится на голову

Forbes
Хочешь музык новых самых? Хочешь музык новых самых?

Музыкальные радиостанции включают исключительно какую‑то дрянь

GQ
История одной песни: «В лесу родилась елочка» История одной песни: «В лесу родилась елочка»

Теперь ты узнаешь, кто ее родил

Maxim
60 м² 60 м²

Дизайнер Кирилл Карпунин превратил советскую двушку в единое пространство

AD
Остановись, мгновенье! Остановись, мгновенье!

Актриса Мария Миронова второй раз стала мамой год с небольшим назад

OK!
Дарья Бобылева: Способы не попасть в ад. Отрывок из романа «Неучтенная планета» Дарья Бобылева: Способы не попасть в ад. Отрывок из романа «Неучтенная планета»

Отрывок из нового психотерапевтического романа Дарьи Бобылевой

СНОБ
Как правильно обращаться с деньгами, чтобы их стало больше: 8 лайфхаков Как правильно обращаться с деньгами, чтобы их стало больше: 8 лайфхаков

Денег никогда не бывает много, а чаще всего их просто не хватает

Cosmopolitan
«Судебник Владимира Гусева» и держава Ивана III «Судебник Владимира Гусева» и держава Ивана III

История судебника Ивана III

Наука и жизнь
Как воплотить мечту: правило трех «П» Как воплотить мечту: правило трех «П»

Отрывок из книги «Хочу — Могу — Надо. Узнай себя и действуй!»

Psychologies
Почему антиэйджинг стал прибежищем мошенников Почему антиэйджинг стал прибежищем мошенников

Надежда отменить старость привлекает в индустрию антиэйджинга мошенников

СНОБ
7 слов, помогающих жить в неопределенности 7 слов, помогающих жить в неопределенности

Как существовать в эти смутные времена полноценно, не теряя ни дня своей жизни?

Psychologies
Открыть в приложении