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

Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков

Хунну и гунны, возможно, говорили на одном из енисейских языков

N+1
Когда грибы были большими Когда грибы были большими

В начале палеозойской эры на суше доминировали гигантские грибы

Популярная механика
Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд

Почему снижается численность колорадских жаб

N+1
«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
«Поел морковки и пожелтел»: какие витамины нам не нужны «Поел морковки и пожелтел»: какие витамины нам не нужны

Какими рисками чревато расхожее «попей витаминчиков», откуда взялась эта мода?

РБК
Как в кино: какая она — любовь во снах и наяву Как в кино: какая она — любовь во снах и наяву

Что говорит о нас неопределенность сегодняшнего дня?

РБК
Выключение трех ферментов спасло нейроны от смерти Выключение трех ферментов спасло нейроны от смерти

Подавление активности киназ способствовало выживанию нейронов

N+1
«Щелкунчик»: путешествие во времени. Часть 1 «Щелкунчик»: путешествие во времени. Часть 1

Долгая история самого новогоднего балета. Часть 1

Культура.РФ
Крупные шмели оказались разборчивее мелких Крупные шмели оказались разборчивее мелких

Крупные шмели тратят больше времени, чтобы запомнить цветки

N+1
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
Прогревать или нет двигатель зимой? Ответ на вечный вопрос Прогревать или нет двигатель зимой? Ответ на вечный вопрос

Как правильно эксплуатировать машину зимой?

РБК
Кровь с матерком Кровь с матерком

Ксения Рождественская о фильме «ДНК» как шоу токсичных родственников

Weekend
Искусство облачения капуцинов Искусство облачения капуцинов

Марина Прохорова об Artycapucines Collection 2020

Weekend
«Не пытайтесь решить все проблемы мира»: как Гитанджали Рао стала «ребенком года» по версии Time «Не пытайтесь решить все проблемы мира»: как Гитанджали Рао стала «ребенком года» по версии Time

Что нужно знать о Гитанджали Рао и чему у нее стоит поучиться

Forbes
Как продать идею и заставить всех в нее поверить: ключевые правила Как продать идею и заставить всех в нее поверить: ключевые правила

Презентация любого нового проекта требует серьезной подготовки

Playboy
«Папина дочка»: счастливый билет или приговор? «Папина дочка»: счастливый билет или приговор?

Когда отец — твой идеал мужчины, это хорошо или плохо?

Cosmopolitan
История первая — короткая История первая — короткая

Когда мне было пять лет, я написала очень короткий рассказ

Weekend
Как поменять свою жизнь Как поменять свою жизнь

Вопрос о том, как поменять свою жизнь, приходит в голову многим из нас

Psychologies
Дизайнер, который не боялся присвоить своё имя всему: чем запомнится в бизнесе Пьер Карден Дизайнер, который не боялся присвоить своё имя всему: чем запомнится в бизнесе Пьер Карден

Кто такой Пьер Карден?

VC.RU
Пытки водой отменяются: восемь стаканов в день и другие мифы о потреблении воды Пытки водой отменяются: восемь стаканов в день и другие мифы о потреблении воды

Отрывок из книги Елены Мотовой «Еда для радости»

Forbes
О чём умолчали классики О чём умолчали классики

Давайте рассмотрим произведения русских писателей с точки зрения математики

Наука и жизнь
2006 год 2006 год

Газовая война с Украиной, смерть Анны Политковской и беспорядки в Кондопоге

Esquire
От оргазма до маразма От оргазма до маразма

Что за 50 лет стало с «Мужчиной и женщиной» и французской мелодрамой

Weekend
Судьба во власти планет: что такое натальная карта и как ее рассчитать Судьба во власти планет: что такое натальная карта и как ее рассчитать

По натальной карте можно многое узнать о характере человека

Cosmopolitan
Марина Наумова Марина Наумова

Очки как у Элтона Джона и гордость за грузинских дизайнеров

Собака.ru
Потерянная звезда Плеяд позволила оценить время возникновения легенд о скоплении Потерянная звезда Плеяд позволила оценить время возникновения легенд о скоплении

Звезды Атлас и Плейона находились дальше друг от друга на небе, чем сейчас

N+1
15 лучших российских фильмов 2020 года 15 лучших российских фильмов 2020 года

2020-й все равно оказался богат на (положительные) эмоции от отечественного кино

Esquire
Bayraktar VS Орион: битва ударных беспилотников Bayraktar VS Орион: битва ударных беспилотников

Может ли Россия предложить что-то похожее на беспилотник Bayraktar TB2?

Популярная механика
Осьминоги любят давать рыбе «леща»: морские хулиганы Осьминоги любят давать рыбе «леща»: морские хулиганы

Зачем осьминоги бьют рыбу во время совместного кормления

Популярная механика
К чему приведет признание экоцида преступлением против человечности К чему приведет признание экоцида преступлением против человечности

Экологические преступления могут быть приравнены к геноциду

СНОБ
Открыть в приложении