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

Минус вайб Минус вайб

Чем опасно доверять написание кода нейросетям?

N+1
60 м² 60 м²

Дизайнер Кирилл Карпунин превратил советскую двушку в единое пространство

AD
Ледник в Антарктиде «ворует» лед у своего соседа Ледник в Антарктиде «ворует» лед у своего соседа

Ученые обнаружили, что один из ледников Антарктиды ворует лед у своего соседа

ТехИнсайдер
15 кухонных гаджетов, которые мы используем неправильно 15 кухонных гаджетов, которые мы используем неправильно

Этими вещами мы пользуемся неправильно, даже не подозревая об этом

Популярная механика
Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии

Секс один-два раза в неделю может принести наибольшую психологическую пользу

Inc.
Лидер и племя Лидер и племя

Пять уровней корпоративной культуры

kiozk originals
«Ты можешь все»: мотивация или заблуждение? «Ты можешь все»: мотивация или заблуждение?

Что нас ограничивает и так ли плохо видеть границы своих возможностей?

Psychologies
Как отказать девушке и не обидеть ее: 8 деликатных способов Как отказать девушке и не обидеть ее: 8 деликатных способов

Грубые отказы — это не про нас

Playboy
Гипотезы потребления Гипотезы потребления

Венчурный фонд, запущенный основателем «Вкусвилла», должен сделать мир лучше

Forbes
Как это по-английски! Как это по-английски!

Бренду Paul Smith исполнилось 50 лет. Пол Смит – об индустрии марки

Grazia
7 продуктов, которые не стоит покупать даже по скидкам и акциям 7 продуктов, которые не стоит покупать даже по скидкам и акциям

Эти продукты вводят нас в заблуждение

Популярная механика
Хочу как они! Звездные пары, которые доказали существование любви на всю жизнь Хочу как они! Звездные пары, которые доказали существование любви на всю жизнь

Пары, доказавшие, что настоящую любовь все же не сочинили сказочники

Cosmopolitan
Почувствуй разницу: звезды на обложках и в реальной жизни Почувствуй разницу: звезды на обложках и в реальной жизни

Сравниваем, как выглядят звезды на обложках журналов, а как – в жизни

Cosmopolitan
Зачем Россия спасает Никола Пашиняна Зачем Россия спасает Никола Пашиняна

Москва не хочет исправлять ошибки своей политики на постсоветском пространстве

СНОБ
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
56 м² 56 м²

Неправильную геометрию квартиры дизайнер исправила с помощью систем хранения

AD
«Не будь манной кашей!». Работники Пушкинского музея — об Ирине Антоновой «Не будь манной кашей!». Работники Пушкинского музея — об Ирине Антоновой

Коллеги Ирины Антоновой — о первых встречах, общей работе и заветах

РБК
Яхты и жених старше отца: как живет племянница принцессы Дианы Китти Спенсер? Яхты и жених старше отца: как живет племянница принцессы Дианы Китти Спенсер?

Как живет племянница принцессы Дианы и двоюродная сестра принца Гарри

Cosmopolitan
Голой грудью за правду: 10 громких акций распавшегося движения FEMEN Голой грудью за правду: 10 громких акций распавшегося движения FEMEN

Мы вспомнили яркие и скандальные акции движения FEMEN

Cosmopolitan
«Лучшее в нас: Почему насилия в мире стало меньше» «Лучшее в нас: Почему насилия в мире стало меньше»

Отрывок из книги Стивена Пинкера о насилии в современном мире

N+1
Я — легенда Я — легенда

Ретроспективная вилла в Лос-Анджелесе

SALON-Interior
Квантовое превосходство Китая Квантовое превосходство Китая

Очередной год – и очередное сообщение о достижении «квантового превосходства»

Популярная механика
Как ухаживают за кожей топ-модели: 15 секретов — от оливкового масла до авокадо Как ухаживают за кожей топ-модели: 15 секретов — от оливкового масла до авокадо

Домашние рецепты красоты и любимые бренды топ-моделей

Cosmopolitan
Гюстав Флобер Гюстав Флобер

Гюстав Флобер глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
Пора на маркет: почему бизнес подключается к маркетплейсам Пора на маркет: почему бизнес подключается к маркетплейсам

Почему маркетплейсы всё более популярны, и чем они выгодны компаниям?

Inc.
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
5 практических советов альпиниста бизнесмену 5 практических советов альпиниста бизнесмену

Пять методов альпиниста, которые он использует в «критических точках жизни»

СНОБ
Как стать принцессой Как стать принцессой

Эмма Коррин – о роли принцессы Дианы в четвертом сезоне сериала «Корона»

Grazia
Меняемся на работе Меняемся на работе

Мышление и развитие лидера в сложном мире

kiozk originals
Самые легендарные хитрецы в культуре: Локи, Карлсон, Одиссей, Остап Бендер и другие Самые легендарные хитрецы в культуре: Локи, Карлсон, Одиссей, Остап Бендер и другие

Трикстеры — самые смешные и опасные обитатели мира культуры

Maxim
Открыть в приложении