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

Археологи раскопали традиционный женский убор летописной муромы Археологи раскопали традиционный женский убор летописной муромы

Что археологи нашли в могильнике летописной муромы

N+1
Лучшие турецкие сериалы на русском: хиты и новинки, от которых не оторваться Лучшие турецкие сериалы на русском: хиты и новинки, от которых не оторваться

Список лучших и новых турецких мелодрам для длинных новогодних каникул

Cosmopolitan
Эта привычка может повысить риск развития деменции на 43% Эта привычка может повысить риск развития деменции на 43%

Употребление большого количества сахара может повысить риск развития деменции

ТехИнсайдер
Одна вокруг света. Нефтяные скважины и бывшие плантации Оклахомы Одна вокруг света. Нефтяные скважины и бывшие плантации Оклахомы

98-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой

Почему в мире бесконечных возможностей мы все чаще чувствуем тревогу, пустоту?

Forbes
Когда грибы были большими Когда грибы были большими

В начале палеозойской эры на суше доминировали гигантские грибы

Популярная механика
«Поймет лишь тот, кто сам испытал подобное»: кто такой равный консультант? «Поймет лишь тот, кто сам испытал подобное»: кто такой равный консультант?

История равного консультанта Марины Бурыгиной

Cosmopolitan
Государственные думы Государственные думы

Тридцать лет Российской Федерации! «Что это за «ция» такая?»

GQ
7 нескучных фактов об автомобиле «Москвич» ко дню его рождения 7 нескучных фактов об автомобиле «Москвич» ко дню его рождения

Удивительные факты о «Москвиче» — от плагиата до постельной сцены

Maxim
Вероника Березина Вероника Березина

Почему нам всем необходим курс как правильно коллекционировать искусство

Собака.ru
Прилетит вдруг Всевышний… Что такое карго-культ Прилетит вдруг Всевышний… Что такое карго-культ

Как возникает и развивается религия, можно изучить на примере карго-культа

Maxim
Лотерея в России: история, культура, технологии Лотерея в России: история, культура, технологии

История лотереи в России: от петровских времен до наших дней

СНОБ
Как понять, что вам нужно проверить сердце? Как понять, что вам нужно проверить сердце?

Кардиолог Алексей Утин о том, кому и когда пора проверять сердце

РБК
В чем причина твоей бедности? Психолог объясняет, почему нам сложно разбогатеть В чем причина твоей бедности? Психолог объясняет, почему нам сложно разбогатеть

Что мешает нам быть богатыми?

Cosmopolitan
#улыбка #улыбка

Средства, которые заботятся о ваших зубах, а некоторые — еще и о нашей планете

Glamour
Белошвейка из Тура Белошвейка из Тура

Герцогиня де Шеврёз — виртуозная политическая интриганка эпохи двух кардиналов

Дилетант
Все начальники делают это Все начальники делают это

Пошаговое руководство по решению (почти) всех проблем менеджера

kiozk originals
Наивные медицинские мифы, к которым нас приучили фильмы и сериалы Наивные медицинские мифы, к которым нас приучили фильмы и сериалы

Ты не представляешь масштаба обмана, с которым мы имеем дело с самого рождения

Maxim
«День праха»: глава из нового романа Жана-Кристофа Гранже о комиссаре Ньемане «День праха»: глава из нового романа Жана-Кристофа Гранже о комиссаре Ньемане

Отрывок из нового романа признанного мастера триллера Жана-Кристофа Гранже

Forbes
Все наследство псу под хвост: самые странные пункты из завещаний звезд Все наследство псу под хвост: самые странные пункты из завещаний звезд

Звезды отличаются оригинальностью даже в своих завещаниях

Cosmopolitan
Инфракрасная спектроскопия помогла алгоритму отличить человеческую кровь от животной Инфракрасная спектроскопия помогла алгоритму отличить человеческую кровь от животной

Химики разработали модель классификации крови человека и животных

N+1

Красавчики из турецких сериалов

Cosmopolitan
Опасная шестерка: самые частые болезни у мужчин и женщин Опасная шестерка: самые частые болезни у мужчин и женщин

Топ-3 самых частых болезней у мужчин и женщин

Cosmopolitan
В чем мать родила: 11 легендарных «голых» фотосессий звезд — от Джоли до Лопес В чем мать родила: 11 легендарных «голых» фотосессий звезд — от Джоли до Лопес

Самые знаменитые обнаженные фотосессии звезд

Cosmopolitan
Выбираем телевизор: искусственный интеллект и другие ультрасовременные ТВ-технологии Выбираем телевизор: искусственный интеллект и другие ультрасовременные ТВ-технологии

Что учитывать, выбирая телевизор?

Популярная механика
Внучки, или Как спасти семейные ценности — 2 Внучки, или Как спасти семейные ценности — 2

Иногда даже психологу приходится признать свое поражение

СНОБ
Можно ли удержать партнера с помощью секса? Можно ли удержать партнера с помощью секса?

Можно ли при помощи секса спасти угасающие чувства?

Psychologies
Все те же лица. Тест-драйв Kia Sorento и Skoda Kodiaq Все те же лица. Тест-драйв Kia Sorento и Skoda Kodiaq

Это не просто очередной сравнительный тест-драйв, а битва философий

РБК
5 советов, как подготовиться к автопутешествию с домашним питомцем 5 советов, как подготовиться к автопутешествию с домашним питомцем

Минимизируй стресс любимца во время путешествия

Playboy
В Индийском океане обнаружили новую популяцию синих китов В Индийском океане обнаружили новую популяцию синих китов

Зоологи вычислили новую популяцию китов по отличающейся песне

N+1
Открыть в приложении