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

Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин

Почему афалины редко охотятся с губками на роструме?

N+1
Клеймо на душе: чем опасна стигматизация людей с психическими расстройствами Клеймо на душе: чем опасна стигматизация людей с психическими расстройствами

Чем опасна стигматизация психических расстройств и почему с ней нужно бороться?

Psychologies
В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения

Археологи обнаружили в Гераклее Синтике останки погибших во время землетрясения

N+1
Приманка для молодых талантов. Первый тест-драйв родстера «Крым» Приманка для молодых талантов. Первый тест-драйв родстера «Крым»

Публика уже не верит в очередной автомобильный стартап из России

РБК
Эмоциональный интеллект Эмоциональный интеллект

Новое представление о том, что значит быть «умным»

kiozk originals
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
Как решить проблему неприязни к маленьким детям Как решить проблему неприязни к маленьким детям

Вас раздражают чужие младенцы?

СНОБ
Опростившееся государство и конец «теории малых дел» Опростившееся государство и конец «теории малых дел»

Нет больше «малых дел», есть живая жизнь и есть мир государственной фальши

СНОБ
«Атлант, что не расправил плечи»: на Netflix вышел черно-белый шедевр Дэвида Финчера «Манк» «Атлант, что не расправил плечи»: на Netflix вышел черно-белый шедевр Дэвида Финчера «Манк»

«Манк» — биографическая драма Дэвида Финчера о Германе Манкевиче

Forbes
Алексей Герман и Елена Окопная Алексей Герман и Елена Окопная

Как Ленинградский рок-клуб диктовал моду и почему барахолки — великий источник

Собака.ru
Ленивые тренировки Ленивые тренировки

Минусы и плюсы EMS-тренировок

Здоровье
Африка и шуточки: как и чем живет сегодня группа СБПЧ Африка и шуточки: как и чем живет сегодня группа СБПЧ

Что происходит с группой СБПЧ

РБК
Индустрия Индустрия

Генпродюсер канала «Пятница!» – о том, не напрасно ли мы прожили нулевые

Esquire
Дина Юдина Дина Юдина

Осенью 92-летняя экс-адвокат и блокадница стала победительницей шоу «Голос 60+»

Собака.ru
Правила жизни Оззи Осборна Правила жизни Оззи Осборна

Рок-звезда, Беверли-Хиллз, 72 года

Esquire
Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком

Ранее считалось, что ластоногие не производят ультразвук

N+1
Братья и сестры: как помочь им полюбить друг друга? Братья и сестры: как помочь им полюбить друг друга?

От чего зависит, как сложатся отношения братьев и сестер?

Psychologies
10 лучших рождественских эпизодов из сериалов 10 лучших рождественских эпизодов из сериалов

Атмосферные серии любимых телешоу гарантируют праздничное настроение

РБК
Планета обезьянник: таймлайн давления государства на рейвы с 1990-х и до наших дней Планета обезьянник: таймлайн давления государства на рейвы с 1990-х и до наших дней

История рейвов в России: как они начались и почему закончились

Esquire
Правила жизни Джеффа Бриджеса Правила жизни Джеффа Бриджеса

Правила жизни актера Джеффа Бриджеса

Esquire
Эпоха накопления: как пенсионная реформа стала жертвой неверных прогнозов и сиюминутных решений Эпоха накопления: как пенсионная реформа стала жертвой неверных прогнозов и сиюминутных решений

Почему российские власти отказались от обязательных пенсионных накоплений

Forbes
Кибербаг: как выход самой долгожданной игры года стал катастрофой для фанатов и инвесторов Кибербаг: как выход самой долгожданной игры года стал катастрофой для фанатов и инвесторов

Почему долгожданный релиз обернулся катастрофой для инвесторов и фанатов игр?

Forbes
Правила жизни Юрия Никулина Правила жизни Юрия Никулина

Правила жизни народного артиста СССР и артиста цирка Юрия Никулина

Esquire
99 проблем Андрея Аршавина: развод, увольнение, арест имущества 99 проблем Андрея Аршавина: развод, увольнение, арест имущества

Как живет сейчас Андрей Аршавин

Cosmopolitan
Гипотезу Дарвина о происхождении вторично бескрылых насекомых подтвердили 160 лет спустя Гипотезу Дарвина о происхождении вторично бескрылых насекомых подтвердили 160 лет спустя

Оказалось, что главным фактором их эволюции является сильный ветер

N+1
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.
Почему мандарины полезны: 10 научных аргументов Почему мандарины полезны: 10 научных аргументов

Мандарины не просто поднимают настроение, но и приносят пользу

РБК
«Самое ужасное то, что я еще 43 года назад предвидел политкорректность» «Самое ужасное то, что я еще 43 года назад предвидел политкорректность»

Рэй Брэдбери дал это интервью американскому PLAYBOY в мае 1996-го

Playboy
Личная жизнь Анны Австрийской Личная жизнь Анны Австрийской

Анна Австрийская считалась самой красивой женщиной Европы своего времени

Дилетант
Пайцза монгольских ханов Пайцза монгольских ханов

Пайцза — охранный «вездеход» монгольских чиновников

Дилетант
Открыть в приложении