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

Аномальный эффект Холла обнаружили в трехслойном скрученном графене Аномальный эффект Холла обнаружили в трехслойном скрученном графене

Ученые обнаружили спонтанное возникновение эффекта Холла в в образце графена

N+1
Форматы книг в зеркале живописи Форматы книг в зеркале живописи

Какие книги читали в разные времена представители разных сословий

Наука и жизнь
Ученые обнаружили планету, на которой возможно есть жизнь Ученые обнаружили планету, на которой возможно есть жизнь

Какая еще планета, кроме Марса, способна поддерживать жизнь?

Inc.
Разгладить по пробору Разгладить по пробору

Что делать, если выпадают волосы?

Худеем правильно
Февральская революция: как искусственный интеллект может повысить производительность труда Февральская революция: как искусственный интеллект может повысить производительность труда

Русские ученые устроили шестую промышленную революцию!

ТехИнсайдер
Взлет разрешен Взлет разрешен

Ученик Николая Цискаридзе, который воспарил до Спартака, Зигфрида и Щелкунчика

GQ
Прямая речь прямого действия Прямая речь прямого действия

Заметки на полях стенограммы заседания президентского Совета по правам человека

Огонёк
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
Сексуальная химия Сексуальная химия

Как получается, что в паре есть совместимость, но нет притяжения

СНОБ
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
Как отмечают Новый год в Японии: 8 интересных фактов Как отмечают Новый год в Японии: 8 интересных фактов

Как к Новому году готовятся в Стране восходящего солнца?

Psychologies
Книга о власти над собой Книга о власти над собой

Тони Роббинс о том, как найти себя цели и осуществить их

kiozk originals
Почему Россия не сможет выступать с позиции силы Почему Россия не сможет выступать с позиции силы

Кремль испробовал все способы, чтобы добиться уважения Запада

СНОБ
Не папик, а муж! Не папик, а муж!

5 плюсов отношений с мужчиной, который намного старше тебя

Лиза
Чудесная палитра Чудесная палитра

Креативная сервировка стола – один из способов сделать Новый год незабываемым

Лиза
Инклюзия, пирсинг и кроксы: история одного опекунства Инклюзия, пирсинг и кроксы: история одного опекунства

Если ребенок не может ничего объяснить, можем ли мы принимать решения за него?

Psychologies
Почему мужчинам в России нет смысла одеваться как герои «Острых козырьков» Почему мужчинам в России нет смысла одеваться как герои «Острых козырьков»

Действительно ли так страшны прокурорские костюмы, золотые котлы и борсетки

GQ
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
Электромобили от бывшего замминистра и платформа для «Содержанок»: кому дали денег больше всех в 2020 году Электромобили от бывшего замминистра и платформа для «Содержанок»: кому дали денег больше всех в 2020 году

Пять российских проектов, получивших максимальную сумму инвестиции в 2020 году

Forbes
Помощники спекулянтов: как гринч-боты скупают дефицитные товары Помощники спекулянтов: как гринч-боты скупают дефицитные товары

Кто создает гринч-боты, сколько они стоят и как активно их используют в России?

Forbes
7 вопросов о наших жировых клетках 7 вопросов о наших жировых клетках

Что влияет на жировые клетки? И как эти клетки потом влияют на нас?

Худеем правильно
Как пережить трудный день: 9 лайфхаков от психотерапевтов Как пережить трудный день: 9 лайфхаков от психотерапевтов

Как поступают психотерапевты, когда у них все валится из рук?

Psychologies
Главные правила контраварийного вождения Главные правила контраварийного вождения

Прокачай свои водительские навыки!

Maxim
Старые вещи о главном Старые вещи о главном

Молодой петербургский историк собрал коллекцию дореволюционной одежды

Огонёк
Груз потери: как влияет на семью смерть ребенка Груз потери: как влияет на семью смерть ребенка

Психологи объясняют, как справиться с потерей беременности и ребенка

Psychologies
Юлия, Сергей и Арина Матвиенко Юлия, Сергей и Арина Матвиенко

Почему Петербург — это город, которому идут и ретро, и авангард, и тотал-блэк

Собака.ru
80 м² 80 м²

Дизайнер Лидия Трубецких оформила квартиру в нейтральных природных оттенках

AD
Физики на шаг приблизились к решению загадки радиуса протона Физики на шаг приблизились к решению загадки радиуса протона

Физики применили технику частотных гребенок для решения загадки радиуса протона

N+1
В будущее возьмут Петербург В будущее возьмут Петербург

Петербургскую модель городских преобразований стоит взять с собой в 2020-е годы

Собака.ru
У близкого человека биполярное расстройство: что делать? У близкого человека биполярное расстройство: что делать?

Жить с человеком с синдромом БАР — постоянно учиться искусству баланса

Psychologies
Открыть в приложении