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

Древние белки указали на принадлежность «человека-дракона» к денисовцам Древние белки указали на принадлежность «человека-дракона» к денисовцам

Как палеопротеомный анализ дополнил генетические данные древних денисовцев

N+1
Рейтинг брендов Рейтинг брендов

Новые марки, которые стали заметны на рынке за год

Forbes
Трансмонный кубит достиг миллисекундной когерентности Трансмонный кубит достиг миллисекундной когерентности

Физики изготовили трансмонные кубиты из напыленной пленки ниобия

N+1
«Мне не нужно кланяться мужу»: что на самом деле делала принцесса Диана в Рождество на сцене Королевской оперы «Мне не нужно кланяться мужу»: что на самом деле делала принцесса Диана в Рождество на сцене Королевской оперы

Танец-сюрприз принцессы Дианы для мужа в 1985 году

Forbes
«Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты «Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты

Почему мы бессознательно обесцениваем то, что раньше вдохновляло?

Forbes
Легко не будет Легко не будет

Как построить бизнес, когда вопросов больше, чем ответов

kiozk originals
6 советов, как перестать страдать от завышенных ожиданий 6 советов, как перестать страдать от завышенных ожиданий

В жизни важно найти баланс

Playboy
Как встретить принца: истории знакомства королевских пар Как встретить принца: истории знакомства королевских пар

Даже с будущим королем можно познакомиться при вполне банальных обстоятельствах

Cosmopolitan
Верные слуги короля Верные слуги короля

С XVII века королевские мушкетёры стали привилегированными войсками

Дилетант
Не успела в салон: 5 домашних масок для волос с мгновенным эффектом Не успела в салон: 5 домашних масок для волос с мгновенным эффектом

Эти маски восстановят блеск и шикарный внешний вид волос за считанные минуты

Cosmopolitan
Людей назвали одной из главных причин смерти тихоокеанских косаток Людей назвали одной из главных причин смерти тихоокеанских косаток

Многие из косаток гибнут именно из-за столкновений с судами

N+1
Дела дачные Дела дачные

Загородный дом в стиле старой петербургской дачи

SALON-Interior
Липкая граната и другое нелепое оружие, за которое военным пришлось краснеть Липкая граната и другое нелепое оружие, за которое военным пришлось краснеть

Это оружие было создано для того, чтобы застать врага врасплох, пока он смеется

Maxim
9 продуктов, которые только притворяются вегетарианскими 9 продуктов, которые только притворяются вегетарианскими

Даже еде в собственном холодильнике верить нельзя!

Maxim
«Щелкунчик»: путешествие во времени. Часть 2 «Щелкунчик»: путешествие во времени. Часть 2

Долгая история самого новогоднего балета. Часть 2

Культура.РФ
Безумству храбрых: 12 одержимых гениев в истории Безумству храбрых: 12 одержимых гениев в истории

Чертова дюжина смелых героев своего времени

Maxim
Любимые рецепты Лали Чочия. Брауни полной луны Любимые рецепты Лали Чочия. Брауни полной луны

Готовим полезные брауни: с миндалем, овсянкой и шоколадом

Seasons of life
Я — легенда Я — легенда

Ретроспективная вилла в Лос-Анджелесе

SALON-Interior
Мистика и повседневность. Каким получился сериал «Перевал Дятлова» Мистика и повседневность. Каким получился сериал «Перевал Дятлова»

«Перевал Дятлова» — детектив о загадочной гибели туристов в 1959 года

РБК
Муся Тотибадзе Муся Тотибадзе

Красотка-бабушка из Парижа и почему в Петербурге некомильфо носить пуховик

Собака.ru
Последние слова заключенных перед смертной казнью Последние слова заключенных перед смертной казнью

Страшная тюремная энциклопедия из Техаса

Maxim
«Легко ли плыть в сиропе. Откуда берутся странные научные открытия» «Легко ли плыть в сиропе. Откуда берутся странные научные открытия»

Отрывок из книги «Легко ли плыть в сиропе» о научных работах

N+1
«Папина дочка»: счастливый билет или приговор? «Папина дочка»: счастливый билет или приговор?

Когда отец — твой идеал мужчины, это хорошо или плохо?

Cosmopolitan
Это не шутки! Как отличить юмор от насмешек и дать достойный ответ Это не шутки! Как отличить юмор от насмешек и дать достойный ответ

Юмор — отличное психологическое оружие

Cosmopolitan
Как способов прокачать мозги: 6 нетривиальных способов Как способов прокачать мозги: 6 нетривиальных способов

Более того, чтобы поумнеть, тебе почти не придется вставать с дивана

Maxim
Не только «Ирония судьбы» Не только «Ирония судьбы»

Домашний просмотр этих фильмов точно подарит ощущение праздника

Лиза
Юрий Дудь стал героем года по версии читателей Forbes Lifе Юрий Дудь стал героем года по версии читателей Forbes Lifе

Юрий Дудь стал главным героем культурной жизни России в 2020 году

Forbes
Археологи исследовали загадочные артефакты из бивня мамонта Археологи исследовали загадочные артефакты из бивня мамонта

Коллекция позднепалеолитического комплекса Усть-Кова в Северном Приангарье

Популярная механика
Оставьте брезгливость, съешьте лягушку! Оставьте брезгливость, съешьте лягушку!

21 метод повышения личной эффективности

kiozk originals
Топ-10 стран: большой вояж мечты Топ-10 стран: большой вояж мечты

Топ-10 лучших мест на планете-2021

Playboy
Открыть в приложении