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

Тихоходкам набили татуировки электронным пучком Тихоходкам набили татуировки электронным пучком

Китайские материаловеды нанесли татуировки живым тихоходкам

N+1
Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком

Ранее считалось, что ластоногие не производят ультразвук

N+1
Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента

Чем покрывали деревянные дощечки для письма в Древней Месопотамии?

N+1
С французским акцентом С французским акцентом

Пентхаус в стиле элегантной и утонченной французской классики

SALON-Interior
Секрет похудения, который заключается не в голодании или подсчете калорий Секрет похудения, который заключается не в голодании или подсчете калорий

Какое воздействие на организм окажет один день без углеводов?

ТехИнсайдер
История первая — короткая История первая — короткая

Когда мне было пять лет, я написала очень короткий рассказ

Weekend
Акцент на акценте: как актеры сериала «Корона» готовились к роли Акцент на акценте: как актеры сериала «Корона» готовились к роли

Над акцентами персонажей сериала «Корона» трудилась целая команда

Cosmopolitan
Наступает время ARM: почему в 2020 году бизнес решил отойти от Intel Наступает время ARM: почему в 2020 году бизнес решил отойти от Intel

Intel медленно, но теряет лидерство на рынке

VC.RU
Лидер и племя Лидер и племя

Пять уровней корпоративной культуры

kiozk originals
Рождественские встречи Рождественские встречи

Мэрайя Кэри представила праздничное шоу «Волшебное Рождество» на Apple TV+

Grazia
Загадка Кипренского Загадка Кипренского

Александр Кибовский разбирается в творческом наследии Ореста Кипренского

Дилетант
Бейсбол перед эшафотом: как заключенные из камеры смертников чуть не стали чемпионами Америки Бейсбол перед эшафотом: как заключенные из камеры смертников чуть не стали чемпионами Америки

Каждый выигранный матч означал для этой команды отсрочку смертной казни

Maxim
2000 год 2000 год

Отставка Бориса Ельцина, катастрофа подлодки «Курск», «Брат 2» и другие события

Esquire
Кризис либерализма: Почему с каждым днем в мире становится на один глоток свободы меньше Кризис либерализма: Почему с каждым днем в мире становится на один глоток свободы меньше

Россия вовсе не одинока в своем запретительном угаре: увы, это общемировой тренд

Maxim
10 самых безумных автомобилей XX века 10 самых безумных автомобилей XX века

Изобретатели автомобилей порой доходили до очень причудливых моделей

Maxim
Существует ли «быстрый» и «медленный» метаболизм: рассказывают ученые Существует ли «быстрый» и «медленный» метаболизм: рассказывают ученые

Но действительно ли обмен веществ может быть быстрым или медленным?

Популярная механика
Финансовый кризис? Как вместе с работой не потерять еще и девушку Финансовый кризис? Как вместе с работой не потерять еще и девушку

Как избежать скандалов из-за проблем с деньгами в этот безумный год

Maxim
Почему бизнес в стиле Uber так нравится инвесторам Почему бизнес в стиле Uber так нравится инвесторам

Уберизация позволяет достичь фантастического роста бизнеса

Forbes
Как успокоить собаку во время фейерверков Как успокоить собаку во время фейерверков

5 советов от кинолога для владельцев нервных четвероногих друзей

Maxim
Почему нет праздничного настроения и можно ли это исправить Почему нет праздничного настроения и можно ли это исправить

Дух праздника посещает не всех: как быть, если тебе грустно, когда все веселятся

Psychologies
Пьянящий актив Пьянящий актив

Власти Крыма продают «Массандру» вместе с сотнями тысяч бутылок вина

Forbes
Действующее лицо Действующее лицо

Супермодель Карли Клосс поделилась секретами уверенности в себе

Grazia
Русская выхухоль, живи! Русская выхухоль, живи!

Если бы выхухоль умела говорить, то воззвала бы: «О люди, люди!»

Наука и жизнь
«Приобретение завода в Дунакеси — следствие продуманной инвестстратегии» «Приобретение завода в Дунакеси — следствие продуманной инвестстратегии»

Потенциал венгерско-российского сотрудничества в железнодорожном машиностроении

РБК
Еще 18 вещей, которые бесят нас в фильмах и сериалах Еще 18 вещей, которые бесят нас в фильмах и сериалах

Дополнили список того, что нас раздражает в фильмах и сериалах

Maxim
15 кухонных гаджетов, которые мы используем неправильно 15 кухонных гаджетов, которые мы используем неправильно

Этими вещами мы пользуемся неправильно, даже не подозревая об этом

Популярная механика
Домашний фастфуд, доставка для зумеров и новый dark kitchen. Интервью с сооснователем «‎Кухни на районе» Кириллом Родиным Домашний фастфуд, доставка для зумеров и новый dark kitchen. Интервью с сооснователем «‎Кухни на районе» Кириллом Родиным

Сооснователь «‎Кухни на районе» рассказал о тонкостях работы сервиса

СНОБ
Людмила Улицкая: да, нет, знаю Людмила Улицкая: да, нет, знаю

«Свою роль в этом театре жизни я скорее понимаю как роль наблюдателя»

Glamour
В 70 лет я получила права и начала водить машину В 70 лет я получила права и начала водить машину

Наша героиня не побоялась в 62 года кардинально изменить свою жизнь

Psychologies
«Беременная гимназистка!»: Юрий Лоза высмеял «обидчивого» Басту «Беременная гимназистка!»: Юрий Лоза высмеял «обидчивого» Басту

Автор шлягера "Плот" раскритиковал наставника шоу "Голос"

Cosmopolitan
Открыть в приложении