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

Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение

Еще один природный механизм, противостоящий потеплению

N+1
Сказка без хеппи-энда: история трагического брака принцессы Дианы Сказка без хеппи-энда: история трагического брака принцессы Дианы

Непростая история принцессы Дианы — одной из самых ярких женщин XX века

Cosmopolitan
Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения

Ученые предложили разделить ожирение на две различные формы

N+1
«Беги со всех ног покупать “Огонек”» «Беги со всех ног покупать “Огонек”»

Отрывок из книги историка Анастасии Танцевовой

Огонёк
Совет от ученых, как есть достаточно белка, если отказаться от яиц Совет от ученых, как есть достаточно белка, если отказаться от яиц

Какие альтернативные варианты белка стоит добавить в свой рацион?

ТехИнсайдер
Зачем Путин решил объявить выходным 31 декабря Зачем Путин решил объявить выходным 31 декабря

31 декабря, повсеместно объявляется выходным днем

СНОБ
Названы 9 правил питания, которые помогают жить дольше Названы 9 правил питания, которые помогают жить дольше

Что нужно есть, чтобы жить дольше и быть здоровыми

Inc.
Откуда пошла мода на короткие стрижки у женщин в XX веке? Откуда пошла мода на короткие стрижки у женщин в XX веке?

Женские стрижки радикально изменились после Первой мировой войны

Культура.РФ
Защищенный геном Защищенный геном

Научно обоснованная программа активации 5 защитных функций организма

kiozk originals
#волосы #волосы

У ваших волос тоже был непростой год

Glamour
Арктика исправит? Арктика исправит?

На очистку от мусора в российской арктической зоне надо направить осужденных

Огонёк
Дарья Бобылева: Способы не попасть в ад. Отрывок из романа «Неучтенная планета» Дарья Бобылева: Способы не попасть в ад. Отрывок из романа «Неучтенная планета»

Отрывок из нового психотерапевтического романа Дарьи Бобылевой

СНОБ
Хотите стать успешным — перестаньте работать в одиночку Хотите стать успешным — перестаньте работать в одиночку

Хотите расширить бизнес, увеличить доходы и жить в своё удовольствие?

Inc.
Что делать, если вы стали свидетелем абьюза? Отвечает психолог Что делать, если вы стали свидетелем абьюза? Отвечает психолог

Что делать, если вы слышите мольбы о помощи из соседней квартиры?

Psychologies
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
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
Слонов посчитали со спутника Слонов посчитали со спутника

Точность работы алгоритма сравнима с человеческой

N+1
Почему нет праздничного настроения и можно ли это исправить Почему нет праздничного настроения и можно ли это исправить

Дух праздника посещает не всех: как быть, если тебе грустно, когда все веселятся

Psychologies
Юлия Коричнева: Как научить детей самостоятельности Юлия Коричнева: Как научить детей самостоятельности

Как избежать инфантилизма

СНОБ
Павианы научились ворчанию у соплеменников Павианы научились ворчанию у соплеменников

Социальная близость повлияла на издаваемые павианами звуки

N+1
7 самых простых в освоении музыкальных инструментов 7 самых простых в освоении музыкальных инструментов

Ты успеешь научиться играть на этих инструментах за неделю

Maxim
Леонид Барац: «Мужчин взрослых я пока не видел. Только Владимир Владимирович Путин взрослый» Леонид Барац: «Мужчин взрослых я пока не видел. Только Владимир Владимирович Путин взрослый»

В новом фильме «Квартета И» не будет ни слова про пандемию и политику

GQ
Ребенок-2021: тесты, которые нужно сдать в ожидании дитя Ребенок-2021: тесты, которые нужно сдать в ожидании дитя

Врач объясняет, какие тесты и скрининги необходимо делать беременным

Cosmopolitan
Что нужно сделать разработчику, чтобы получить грант от государства Что нужно сделать разработчику, чтобы получить грант от государства

Кому из создателей программного обеспечения государство готово помогать?

VC.RU
Вячеслав Кулагин Вячеслав Кулагин

Первый тьютор в истории Университета ИТМО, изобретатель и блокадник

Собака.ru
«Загадай желание»: 4 вопроса, чтобы понять, чего мы хотим «Загадай желание»: 4 вопроса, чтобы понять, чего мы хотим

Как понять, о чем мы мечтаем на самом деле?

Psychologies
Почему антиэйджинг стал прибежищем мошенников Почему антиэйджинг стал прибежищем мошенников

Надежда отменить старость привлекает в индустрию антиэйджинга мошенников

СНОБ
Надышаться ветром Надышаться ветром

Мозаичное панно из рассказов жителей Хабаровска о приметах разных времен

Вокруг света
На бильярдных шарах и зараженных сосисках: самые нелепые дуэли в истории На бильярдных шарах и зараженных сосисках: самые нелепые дуэли в истории

Каких-то двести лет назад споры разрешали более энергозатратным способом

Maxim
11 худших товаров для мужчин 11 худших товаров для мужчин

Примеры странных предметов, которые в разные времена пытались продать мужчинам

Maxim
Открыть в приложении