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

За 10 лет арктические дафнии не смогли приспособиться к потеплению За 10 лет арктические дафнии не смогли приспособиться к потеплению

Почему особи бесполых дафний плохо переносят потепление

N+1
«Тот, кто полюбит все твои трещины» — сборник рассказов сценариста «Коня БоДжека» Рафаэля Боб-Ваксберга. Публикуем одну из историй «Тот, кто полюбит все твои трещины» — сборник рассказов сценариста «Коня БоДжека» Рафаэля Боб-Ваксберга. Публикуем одну из историй

Отрывок из книги Рафаэля Боб-Ваксберга «Тот, кто полюбит все твои трещины»

Esquire
«Гипотеза белых дыр» «Гипотеза белых дыр»

Почему снаружи белая дыра не отличается от черной

N+1
Гастрономический ликбез Гастрономический ликбез

Идеальное меню новогоднего вечера

Playboy
Я вижу, о чем вы думаете Я вижу, о чем вы думаете

Как агенты ФБР читают людей

kiozk originals
Почему мандарины полезны: 10 научных аргументов Почему мандарины полезны: 10 научных аргументов

Мандарины не просто поднимают настроение, но и приносят пользу

РБК
Ловушки магического мышления: как их избежать? Ловушки магического мышления: как их избежать?

В чем опасность магического мышления?

Psychologies
Политика Политика

Политолог Глеб Павловский подмечает главные тренды в российской политике нулевых

Esquire
Реклама в СССР: как это было Реклама в СССР: как это было

Какой была советская реклама, и зачем она была нужна?

СНОБ
Придумала облачные услуги, борется с Microsoft и мечтает о выручке $60 млрд: чем известна Salesforce, покупающая Slack Придумала облачные услуги, борется с Microsoft и мечтает о выручке $60 млрд: чем известна Salesforce, покупающая Slack

Как развивается одна из самых успешных компаний на рынке облачного ПО

VC.RU
Хочешь музык новых самых? Хочешь музык новых самых?

Музыкальные радиостанции включают исключительно какую‑то дрянь

GQ
Астрономы заметили избыток лития в атмосфере грязного белого карлика Астрономы заметили избыток лития в атмосфере грязного белого карлика

Он попал туда из планетезималей

N+1
Правила жизни Сэмюэла Л. Джексона Правила жизни Сэмюэла Л. Джексона

Актер, Вашингтон, 72 года

Esquire
5 вещей, которые удешевляют твой образ — избавься от них! 5 вещей, которые удешевляют твой образ — избавься от них!

Вещи, способные сделать любой образ "дешёвым"

Cosmopolitan
Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир — и нас самих. Отрывок из книги Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир — и нас самих. Отрывок из книги

Фрагмент из книги «Эволюция красоты»

СНОБ
Барражирующие боеприпасы: что это такое Барражирующие боеприпасы: что это такое

Концепция оружия нового поколения – барражирующие боеприпасы

Популярная механика
«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
Иностранцы vs мужчины из России: в чем разница? Иностранцы vs мужчины из России: в чем разница?

За что женщины из России любят иностранцев

Cosmopolitan
Муся Тотибадзе Муся Тотибадзе

Красотка-бабушка из Парижа и почему в Петербурге некомильфо носить пуховик

Собака.ru
Обработка естественного языка: как создать «грамотного робота» Обработка естественного языка: как создать «грамотного робота»

Почему научить машину писать — легко, а искать ошибки в написанном — трудно

VC.RU
Правила жизни Стивена Спилберга Правила жизни Стивена Спилберга

Правила жизни режиссера Стивена Спилберга

Esquire
Как советская кинематография сняла свой первый хит и оказалась не готова к его успеху Как советская кинематография сняла свой первый хит и оказалась не готова к его успеху

Заграничный триумф и советский провал «Броненосца „Потемкин“»

Weekend
Решать свои проблемы во сне... Возможно ли это? Решать свои проблемы во сне... Возможно ли это?

Как можно работать со сновидениями

Psychologies
Биология творчества и шедевры душевнобольных Биология творчества и шедевры душевнобольных

Отрывок из книги Эрика Канделя «Расстроенная психика»

СНОБ
Меха и мужские костюмы: как одеваются знаменитые российские балерины Меха и мужские костюмы: как одеваются знаменитые российские балерины

Выяснили, как в обычной жизни одеваются российские балерины

Cosmopolitan
Это должен знать каждый водитель. Как правильно показывать машину полиции Это должен знать каждый водитель. Как правильно показывать машину полиции

Какая разница между осмотром автомобиля и досмотром?

РБК
У берегов Пуэрто-Рико обнаружили новый вид глубоководных гребневиков У берегов Пуэрто-Рико обнаружили новый вид глубоководных гребневиков

На глубине около 3900 метров обнаружен новый вид гребневиков

N+1
Правда ли, что самовар появился в России? Правда ли, что самовар появился в России?

Как и когда появилась самая необходимая русская вещь?

Культура.РФ
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
13 животных-гибридов, о существовании которых ты не подозревал 13 животных-гибридов, о существовании которых ты не подозревал

Ты точно никогда не слышал о пумапарде и леопоне

Maxim
Открыть в приложении