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

В Словакии обнаружили средневековое золотое кольцо с корундом со Шри-Ланки В Словакии обнаружили средневековое золотое кольцо с корундом со Шри-Ланки

Археологи описали необычное золотое кольцо, найденное в словацком городе Зволен

N+1
Долой финансовую зависимость: как выстроить раздельный семейный бюджет Долой финансовую зависимость: как выстроить раздельный семейный бюджет

Как быть на равных с партнером и строить финансовые отношения по-взрослому?

Cosmopolitan
Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения

Ученые знают, что шимпанзе барабанят по деревьям, но только сейчас поняли, зачем

ТехИнсайдер
Распишитесь в получении перемен: каким оказался 2020-й Распишитесь в получении перемен: каким оказался 2020-й

Что мы поняли, чему научились и как изменились в 2020 году

РБК
Канны-2025: Кафка в замешательстве Канны-2025: Кафка в замешательстве

Фильмы, сквозной темой которых стали неумирающие призраки прошлого

РБК
Живая планета Живая планета

Гипотеза Геи – между современной наукой и мистикой «нью-эйджа»

Популярная механика
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
Почему бизнес в стиле Uber так нравится инвесторам Почему бизнес в стиле Uber так нравится инвесторам

Уберизация позволяет достичь фантастического роста бизнеса

Forbes
Герпетологи описали новый род и вид миниатюрных роющих змей с Филиппин Герпетологи описали новый род и вид миниатюрных роющих змей с Филиппин

Герпетологи открыли новый вид очень мелких роющих змей

N+1
Что можно мыть в посудомоечной машине: ответы на популярные вопросы Что можно мыть в посудомоечной машине: ответы на популярные вопросы

Какую посуду можно мыть в посудомоечной машине, а что лучше оставить в раковине

CHIP
4 способа ненавязчиво привлечь внимание партнера 4 способа ненавязчиво привлечь внимание партнера

Какими способами лучше вернуть интерес партнера

Psychologies
Любить до самой смерти: звездные романы с трагичным концом Любить до самой смерти: звездные романы с трагичным концом

Эти знаменитые пары не дошли до алтаря и не создали семьи

Cosmopolitan
Физики услышали затухание звуковых волн в ферми-газе Физики услышали затухание звуковых волн в ферми-газе

Результаты этого эксперимента помогут в анализе устройства нейтронных звезд

N+1
Анбоксинг беспилотника «СтарЛайн» Анбоксинг беспилотника «СтарЛайн»

Как ездит беспилотный автомобиль из Петербурга

N+1
Пангасиус Пангасиус

Пангасиус – идеальная рыба для тех, кто худеет

Худеем правильно
Кто куда, а я – в баню! Кто куда, а я – в баню!

Баня никогда не выходит из моды

Здоровье
Cyberpunk 2077 – идеальная машина эскапизма Cyberpunk 2077 – идеальная машина эскапизма

Ждали не зря, хотя вопросов к Cyberpunk 2077 осталось много

GQ
Хочешь музык новых самых? Хочешь музык новых самых?

Музыкальные радиостанции включают исключительно какую‑то дрянь

GQ
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
От неосторожного курения до самосожжения. Почему в России каждый год горят дома престарелых От неосторожного курения до самосожжения. Почему в России каждый год горят дома престарелых

В России по несколько раз в год горят дома престарелых

СНОБ
«Кризис дал возможность инвестировать на лучших условиях»: основатель компании EdutechLab Дмитрий Волошин о менторстве и перспективах российских стартапов «Кризис дал возможность инвестировать на лучших условиях»: основатель компании EdutechLab Дмитрий Волошин о менторстве и перспективах российских стартапов

Основатель компании EdutechLab о бизнес-наставничестве и инвестициях

Forbes
Вячеслав Дубынин: «В нас конкурируют две программы — безопасности и любопытства» Вячеслав Дубынин: «В нас конкурируют две программы — безопасности и любопытства»

О разрушении модели мира, неопределенности и извлечении пользы из тревожности

РБК
Великие сражения, в которых непонятно кто победил Великие сражения, в которых непонятно кто победил

К черту подробности! Какой счет?

Maxim
Минуту внимания! Минуту внимания!

Как заинтриговать и увлечь любую аудиторию

kiozk originals
«Кровь, пот и слезы»: как вундеркинд, бросивший Стэнфорд, стал самым молодым миллиардером в мире «Кровь, пот и слезы»: как вундеркинд, бросивший Стэнфорд, стал самым молодым миллиардером в мире

Остин Расселл решил не тратить время на учебу — вместо этого он основал стартап

Forbes
«Время никогда не бывает свободным»: последнее интервью президента Пушкинского музея Ирины Антоновой «Время никогда не бывает свободным»: последнее интервью президента Пушкинского музея Ирины Антоновой

Интервью с Ириной Антоновой, отдавшей Пушкинскому музею всю свою жизнь

Forbes
«Королева китайского венчурного капитала»: история инвестора Кэти Сюй, которая вкладывает только в китайский рынок «Королева китайского венчурного капитала»: история инвестора Кэти Сюй, которая вкладывает только в китайский рынок

История одной из самых успешных инвесторов Китая Кэти Сюй

VC.RU
Дети токсичных родителей: 3 шага, чтобы перестать стыдиться себя Дети токсичных родителей: 3 шага, чтобы перестать стыдиться себя

Как поверить в то, что мы важны?

Psychologies
Алексей Феликсов Алексей Феликсов

Совладелец «585*Золотой» заработал миллиард на продаже демократичных украшений

Собака.ru
Живые клетки — химики Живые клетки — химики

Природные аналоги широко известных искусственных соединений

Наука и жизнь
Открыть в приложении