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

«Перезапуск будущего. Как „починить“ нематериальную экономику» «Перезапуск будущего. Как „починить“ нематериальную экономику»

Связь между нематериальной экономикой и усугублением проблемы неравенства

N+1
Дыши легко Дыши легко

Простые практики, которые повышают иммунитет

Лиза
Как эффект плацебо обманывает мозг, чтобы облегчить боль Как эффект плацебо обманывает мозг, чтобы облегчить боль

Как эффект плацебо снижает восприятие боли?

ТехИнсайдер
Павианы научились ворчанию у соплеменников Павианы научились ворчанию у соплеменников

Социальная близость повлияла на издаваемые павианами звуки

N+1
Почему не стоит оставлять открытыми алюминиевые банки в холодильнике Почему не стоит оставлять открытыми алюминиевые банки в холодильнике

Безопасно ли есть из железных банок, которые были оставлены открытыми?

ТехИнсайдер
«На яркие эмоции денег вообще не жалко»: правила потребления сооснователя «Кухни на районе» Кирилла Родина «На яркие эмоции денег вообще не жалко»: правила потребления сооснователя «Кухни на районе» Кирилла Родина

Кирилл Родин рассказывает, почему стоит смотреть на покупки как на инвестиции

Forbes
«Женщине перестает быть нужен мужчина» «Женщине перестает быть нужен мужчина»

Анна Михалкова о фильме «Обычная женщина» и смене гендерных ролей

Weekend
Глава Fix Price: «Чтобы с нами конкурировать, надо инвестировать сотни миллионов долларов. Кто готов? Мы таких не знаем» Глава Fix Price: «Чтобы с нами конкурировать, надо инвестировать сотни миллионов долларов. Кто готов? Мы таких не знаем»

Глава Fix Price — о бизнесе и стратегии успеха

VC.RU
Как спасти семейные ценности Как спасти семейные ценности

Как после развода проводить время с детьми родителям «выходного дня»?

СНОБ
Панды обмазались конским навозом в холодную погоду Панды обмазались конским навозом в холодную погоду

Панды научились снижать чувствительность к холоду

N+1
Дмитрий Евграфов: « В торговых центрах будет играть плохая музыка от ИИ» Дмитрий Евграфов: « В торговых центрах будет играть плохая музыка от ИИ»

Как создают музыку с помощью нейросетей и почему здесь не обойтись без человека

РБК
Четыре серийных маньяка, которых так и не удалось поймать Четыре серийных маньяка, которых так и не удалось поймать

Четыре причины порадоваться, что ты живешь в эпоху ДНК-тестов

Maxim
Технологии будущего: как они преобразят жизнь человека в следующие несколько лет Технологии будущего: как они преобразят жизнь человека в следующие несколько лет

Как технологии будущего позволят человеку выйти за рамки тесной реальности

Forbes
Правила жизни Оззи Осборна Правила жизни Оззи Осборна

Рок-звезда, Беверли-Хиллз, 72 года

Esquire
Балетное дело Балетное дело

Людмила Ковалева крепко держит в руках традиции и будущее русского балета

Vogue
Нейросеть GPT-3: «Роботы никогда не заменят потребность в людях» Нейросеть GPT-3: «Роботы никогда не заменят потребность в людях»

Собеседник РБК — третье поколение алгоритма по обработке естественного языка

РБК
Порезал руку - и доиграл! ДиКаприо и другие актеры, получившие травмы в кадре Порезал руку - и доиграл! ДиКаприо и другие актеры, получившие травмы в кадре

Порой экстремальные сцены с битвами и гневом — это импровизация актеров

Cosmopolitan
«Не обновляли со времен Горбачева». Иностранцы — о российских машинах «Не обновляли со времен Горбачева». Иностранцы — о российских машинах

Какие российские автомобили наделали много шума за рубежом

РБК
Первопечатница Первопечатница

Валерия Роднянская взялась за концептуальное искусство

Tatler
2004 год 2004 год

Теракт в Беслане, отмена прямых губернаторских выборов и второй срок Путина

Esquire
Мистика и повседневность. Каким получился сериал «Перевал Дятлова» Мистика и повседневность. Каким получился сериал «Перевал Дятлова»

«Перевал Дятлова» — детектив о загадочной гибели туристов в 1959 года

РБК
Выдает желаемое! Выдает желаемое!

Яна Рудковская – человек безграничного оптимизма

Grazia
Болит спина? Это может быть стресс! Невролог рассказывает, что с этим делать Болит спина? Это может быть стресс! Невролог рассказывает, что с этим делать

Рассказываем, как стресс связан с болью в спине и что с этим делать

Cosmopolitan
Пять загадок, создание которых приписывают известным людям, но это не всегда так Пять загадок, создание которых приписывают известным людям, но это не всегда так

Действительно ли Лев Толстой, Стив Джобс и Илон Маск придумывали загадки?

Maxim
К гадалке не ходи: как опытный косметолог «читает» наши проблемы по лицу К гадалке не ходи: как опытный косметолог «читает» наши проблемы по лицу

Лицо может выдать не только возраст и настроение, но и рассказать о здоровье

Cosmopolitan
«В школе меня травили из-за фигуры. Теперь я поддерживаю тех, кто страдает от буллинга» «В школе меня травили из-за фигуры. Теперь я поддерживаю тех, кто страдает от буллинга»

Актриса Алена Швиденкова рассказывает, как правильно поддерживать себя

Psychologies
Что таит в себе водопроводная вода. Отрывок из книги американского биолога Что таит в себе водопроводная вода. Отрывок из книги американского биолога

Глава из книги Роба Данна «Не один дома»

СНОБ
Еще один повод Еще один повод

Знаменитости, которые играли свадьбы и родились в Новый год

Лиза
15 мыслей Алексея Мишина 15 мыслей Алексея Мишина

Профессор фигурного катания рассказал о новом ледниковом периоде

GQ
Удаленка: организуй работу из дома так, чтобы не болела спина! Удаленка: организуй работу из дома так, чтобы не болела спина!

Пора заняться устройством правильного домашнего офиса!

Maxim
Открыть в приложении