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

Японцы представили 16-килограммовую робособаку с открытой архитектурой Японцы представили 16-килограммовую робособаку с открытой архитектурой

Робособаку MEVIUS можно собрать из коммерчески доступных компонентов

N+1
Голос мира Голос мира

Аида Гарифуллина – о том, как она создает себе новогоднее настроение

Grazia
Как выглядел и что носил Иисус Христос? Вот что говорят эксперты: интересные факты! Как выглядел и что носил Иисус Христос? Вот что говорят эксперты: интересные факты!

Что мы знаем о внешности Иисуса?

ТехИнсайдер
Глыба бесконечности. Тест обновленного Infiniti QX80 Глыба бесконечности. Тест обновленного Infiniti QX80

Используем плановое обновление самого большого японца

РБК
Как лучшие оптические иллюзии обманывают твой мозг Как лучшие оптические иллюзии обманывают твой мозг

Чтобы обмануть мозг, нужно просто показать ему эти изображения

Maxim
Прикоснуться к сердцу Прикоснуться к сердцу

Завтрак съешь сам — этого правила неизменно придерживаются на юге Китая

Вокруг света
Как карантин и изоляция породили новые формы жизни Как карантин и изоляция породили новые формы жизни

Туризм, трибуны болельщиков, клубы и музеи во время изоляции

Weekend
Когда грибы были большими Когда грибы были большими

В начале палеозойской эры на суше доминировали гигантские грибы

Популярная механика
«Этичное» золото и постпотребительский хлопок: как мировые бренды становятся устойчивыми «Этичное» золото и постпотребительский хлопок: как мировые бренды становятся устойчивыми

Как модные и бьюти-бренды повышают свою устойчивость

Forbes
Остался за бортом Остался за бортом

Как помочь мужу пережить потерю работы?

Лиза
Джанни Версаче и другие знаменитости, ставшие жертвами серийных убийц Джанни Версаче и другие знаменитости, ставшие жертвами серийных убийц

Во всех случаях действовали серийные убийцы

Cosmopolitan
Не ждите, пока в голове загорится лампочка: как придумать прорывную идею для бизнеса Не ждите, пока в голове загорится лампочка: как придумать прорывную идею для бизнеса

Не ждите, что бизнес-идея, как ньютоновское яблоко, сама свалится на голову

Forbes
Стесняюсь спросить: что нужно знать о раке предстательной железы? Стесняюсь спросить: что нужно знать о раке предстательной железы?

Вопросы мужского интимного и репродуктивного здоровья — тема деликатная

Esquire
#лицо #лицо

Все для того, чтобы кожа оставалась свежей, сияющей и увлажненной

Glamour
История одной песни: «В лесу родилась елочка» История одной песни: «В лесу родилась елочка»

Теперь ты узнаешь, кто ее родил

Maxim
Какую роль дресс-код играет в жизни современного человека Какую роль дресс-код играет в жизни современного человека

Начальник, государство, ночной клуб и даже церковь требуют дресс-код

GQ
Возрастные явления Возрастные явления

Молодой прозаик в поисках лишнего человека

Огонёк
Остановись, мгновенье! Остановись, мгновенье!

Актриса Мария Миронова второй раз стала мамой год с небольшим назад

OK!
Олег Митяев: «Случайность — промысел судьбы» Олег Митяев: «Случайность — промысел судьбы»

«О чем размышляет мужчина, которому за пятьдесят?»

Караван историй
Одураченные случайностью Одураченные случайностью

О скрытой роли шанса в бизнесе и в жизни

kiozk originals
«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
Петербургские «Кресты» Петербургские «Кресты»

Имена арестантов «Крестов» вошли в учебники, само здание — памятник архитектуры

Дилетант
Что такое сказкотерапия и как она лечит. Интервью с психологом Что такое сказкотерапия и как она лечит. Интервью с психологом

Как сказкотерапия помогает взрослым

РБК
«Стол № 5»: кому нужна диета, рецепты и мнение эксперта «Стол № 5»: кому нужна диета, рецепты и мнение эксперта

В чем причина популярности диеты под названием «Стол № 5»?

РБК
10 вещей, которые можно носить в любом возрасте 10 вещей, которые можно носить в любом возрасте

Одежда, которая подойдет женщинам вне зависимости от возраста

Cosmopolitan
Gram против доллара Gram против доллара

Американская Комиссия по ценным бумагам и биржам закрыла проект Павла Дурова TON

Forbes
«Отец уговаривал ее»: дочь Олега Ефремова рассказала об аборте Нины Дорошиной «Отец уговаривал ее»: дочь Олега Ефремова рассказала об аборте Нины Дорошиной

Анастасия Ефремова рассказала об отношениях своей матери Ирины Мазурук

Cosmopolitan
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
Правила жизни Джуди Денч Правила жизни Джуди Денч

Актриса, Лондон, 86 лет

Esquire
Археолог и художник реконструировали облик жившей 3700 лет назад перуанской женщины Археолог и художник реконструировали облик жившей 3700 лет назад перуанской женщины

Девушка из Эль Парайсо похожа чертами лица на современных женщин

N+1
Открыть в приложении