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

«Джеймс Уэбб» рассмотрел комки пыли в галактике «Сомбреро» «Джеймс Уэбб» рассмотрел комки пыли в галактике «Сомбреро»

Ядро «Сомбреро» содержит не очень активную сверхмассивную черную дыру

N+1
Николай Дроздов, Александр Паль, Андрей Рублев и другие ведущие специалисты НИИ мужского костюма Николай Дроздов, Александр Паль, Андрей Рублев и другие ведущие специалисты НИИ мужского костюма

Костюм – хитро придуманное и сложно скроенное секретное оружие каждого мужчины

GQ
Неустойчивость Рэлея — Плато заставила квантовую жидкость разделиться на капли Неустойчивость Рэлея — Плато заставила квантовую жидкость разделиться на капли

Физики увидели, как квантовая жидкость разделилась на несколько отдельных капель

N+1
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
«Там, где нет обязательств, нет нашей ответственности»: почему мы обижаем и обижаемся «Там, где нет обязательств, нет нашей ответственности»: почему мы обижаем и обижаемся

Зачем мы причиняем боль близким людям?

Psychologies
Пол Томас Андерсон и Милла Иовович Пол Томас Андерсон и Милла Иовович

Пол Томас Андерсон и Милла Йовович – о фильме «Охотник на монстров»

Maxim
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
Гимн гипнозу. Как манипулировать девушками, клиентами и курицами Гимн гипнозу. Как манипулировать девушками, клиентами и курицами

Как работают секретные методики гипноза

Maxim
Юрий Сапрыкин, Фонд «Сколково»: «Сегодня отношения сложные, завтра — не очень. Но бизнес есть бизнес» Юрий Сапрыкин, Фонд «Сколково»: «Сегодня отношения сложные, завтра — не очень. Но бизнес есть бизнес»

Юрий Сапрыкин из «Сколково» о том, в чем заинтересованы иностранные компании

Inc.

Esquire поговорил с продюсером, режиссером и сценаристом «Серебряных коньков»

Esquire
Дети токсичных родителей: принять прошлое и жить настоящим Дети токсичных родителей: принять прошлое и жить настоящим

Как перестать винить себя за решения, продиктованные непростым детским опытом

Psychologies
Кто и как развивает удмуртские села Кто и как развивает удмуртские села

Какие социокультурные проекты объединяют Удмуртию и причем тут ролевики

СНОБ
7 слов, помогающих жить в неопределенности 7 слов, помогающих жить в неопределенности

Как существовать в эти смутные времена полноценно, не теряя ни дня своей жизни?

Psychologies
«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
Женщина 20 лет не убирала в доме, но он оставался чистым. Почему? Женщина 20 лет не убирала в доме, но он оставался чистым. Почему?

Думаете, дом, который не убирался больше 20 лет был похож на свалку?

Популярная механика
Человек-бабочка: 10 фактов о Вацлаве Нижинском Человек-бабочка: 10 фактов о Вацлаве Нижинском

Вацлав Нижинский стал известен всему Петербургу после первой же своей роли

Культура.РФ
Лыжный сезон: как Арнольд Шварценеггер, принцесса Диана и Шер проводили зимние каникулы Лыжный сезон: как Арнольд Шварценеггер, принцесса Диана и Шер проводили зимние каникулы

Зима — не повод отказываться от активного отдыха

Esquire
3 секрета Шарлиз Терон 3 секрета Шарлиз Терон

Собрали главные секреты Шарлиз Терон, которые позволяют ей оставаться в форме

Худеем правильно
От Ice Bucket до Skibidi: 10 самых популярных челленджей От Ice Bucket до Skibidi: 10 самых популярных челленджей

Самые знаменитые интернет-челленджи и флешмобы

РБК
Биология творчества и шедевры душевнобольных Биология творчества и шедевры душевнобольных

Отрывок из книги Эрика Канделя «Расстроенная психика»

СНОБ
Театр одной актрисы: ситуации, в которых ты всегда притворяешься Театр одной актрисы: ситуации, в которых ты всегда притворяешься

Ситуации, в которых ты никогда не говоришь правду

Cosmopolitan
Я — легенда Я — легенда

Ретроспективная вилла в Лос-Анджелесе

SALON-Interior
Реальности подворотни: почему все должны выступать и выступают с позиции силы Реальности подворотни: почему все должны выступать и выступают с позиции силы

Европейские элиты и их фанаты должны перестать жить в мире политических фантазий

СНОБ
Выпьем за любовь Выпьем за любовь

Удастся ли винодельне «Долина Лефкадия» сломить предубеждение российской публики

Robb Report
«Бунга! Бунга!» или лучший розыгрыш XX века «Бунга! Бунга!» или лучший розыгрыш XX века

Как обдурить военно-морской флот и целую империю и жить дальше долго и счастливо

Maxim
Как воплотить мечту: правило трех «П» Как воплотить мечту: правило трех «П»

Отрывок из книги «Хочу — Могу — Надо. Узнай себя и действуй!»

Psychologies
41 м² 41 м²

Заказчик бюро Suite Home Interiors оказался ценителем дизайнерской мебели

AD
2002 год 2002 год

Теракт на Дубровке, футбольный погром, запуск «Масяни» и «Идущие вместе»

Esquire
«Папина дочка»: счастливый билет или приговор? «Папина дочка»: счастливый билет или приговор?

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

Cosmopolitan
Правда ли, что самовар появился в России? Правда ли, что самовар появился в России?

Как и когда появилась самая необходимая русская вещь?

Культура.РФ
Открыть в приложении