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

«Немцы после войны: Как Западной Германии удалось преодолеть нацизм» «Немцы после войны: Как Западной Германии удалось преодолеть нацизм»

Как тяготы послевоенного периода заставили немцев чувствовать себя жертвами

N+1
Обновленцы: красная церковь Обновленцы: красная церковь

Православная Реформация под опекой большевизма

Weekend
Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики

Какие ужасные вещи назвали главными последствиями засух

N+1
Вуди Аллен на Новый год: исповедь неудачника под бой курантов Вуди Аллен на Новый год: исповедь неудачника под бой курантов

В российский прокат выходит новый фильм Вуди Аллена «Фестиваль Рифкина»

СНОБ
Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны

Почему истории в картинках стали такими популярными по всему миру?

ТехИнсайдер
Всё о малотравматичной блефаропластике — как «поднять» веки малой кровью Всё о малотравматичной блефаропластике — как «поднять» веки малой кровью

Вместе с экспертом разбираемся, какую блефаропластику выбрать

Cosmopolitan
Как перестать тонуть в водовороте дел Как перестать тонуть в водовороте дел

Считаете, что у вас забот невпроворот?

Psychologies
Ученые доказали, что лежать на диване, ругаться и есть жирное — полезно, а убираться в доме и часто мыться — вредно Ученые доказали, что лежать на диване, ругаться и есть жирное — полезно, а убираться в доме и часто мыться — вредно

Если ты, небритый, лежишь на диване, сигареты куришь, получай наслаждение

Maxim
Оставьте брезгливость, съешьте лягушку! Оставьте брезгливость, съешьте лягушку!

21 метод повышения личной эффективности

kiozk originals
Как не попасться на уловки мошенников в digital-эпоху Как не попасться на уловки мошенников в digital-эпоху

Три правила, которые помогут распознать мошенническую схему в интернете

СНОБ
Братья и сестры: как помочь им полюбить друг друга? Братья и сестры: как помочь им полюбить друг друга?

От чего зависит, как сложатся отношения братьев и сестер?

Psychologies
10 мужских кухонных лайфхаков с овощечисткой 10 мужских кухонных лайфхаков с овощечисткой

Не спеши отказываться от удивительного кухонного инструмента овощечистки!

Maxim
Бизнес в стиле хиппи: как построить в коммуне самый дорогой стартап в сфере воздушного электротакси Бизнес в стиле хиппи: как построить в коммуне самый дорогой стартап в сфере воздушного электротакси

Джобен Бевирт хочет создать авиатакси по цене UberX

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
Больше 5,5 млн прослушиваний: каким 2020 года оказался для рынка подкастов Больше 5,5 млн прослушиваний: каким 2020 года оказался для рынка подкастов

Главные цифры по рынку, новые игроки и лучшие подкасты России

Forbes
9 неочевидных признаков, по которым местные моментально вычисляют туристов 9 неочевидных признаков, по которым местные моментально вычисляют туристов

Нет, туристов узнают не только по большому фотоаппарату

Playboy
Астрономы нашли аналог Девятой планеты Астрономы нашли аналог Девятой планеты

Эта экзопланета совершает один оборот вокруг родительских звезд за 15 тысяч лет

N+1
На какие вопросы цифровизации должна ответить российская промышленность На какие вопросы цифровизации должна ответить российская промышленность

В чем принципиальная разница между цифровой зрелостью и цифровым инфантилизмом?

СНОБ
10 фобий, которые могут испортить ваш отпуск 10 фобий, которые могут испортить ваш отпуск

Мы изучили 10 главных страхов путешественника

Psychologies
Спрячьте смартфон, если хотите произвести хорошее впечатление на рабочей встрече — особенно с малознакомыми людьми Спрячьте смартфон, если хотите произвести хорошее впечатление на рабочей встрече — особенно с малознакомыми людьми

Почему люди со смартфонами не производят хорошее впечатление

Inc.
Обработка естественного языка: как создать «грамотного робота» Обработка естественного языка: как создать «грамотного робота»

Почему научить машину писать — легко, а искать ошибки в написанном — трудно

VC.RU
Как квалифицированные машины отнимут работу у людей, которые не хотят быть «розовыми воротничками» Как квалифицированные машины отнимут работу у людей, которые не хотят быть «розовыми воротничками»

Отрывок из книги «Будущее без работы» Дэниэла Сасскинда

Inc.
Масса созданных людьми объектов превысила массу всех живых организмов Масса созданных людьми объектов превысила массу всех живых организмов

Масса предметов, произведенных людьми, превысила массу всех живых организмов

N+1
Одна вокруг света: самолетом на барбекю и встреча с полицией Одна вокруг света: самолетом на барбекю и встреча с полицией

Сотая серия о кругосветке москвички Ирины Сидоренко и ее собаки Греты

Forbes
Деликатный вопрос Деликатный вопрос

Проблемы с кишечником могут серьезно отравить человеку жизнь

Лиза
Успокаивающие слова и музыка во время наркоза снизили послеоперационные боли в первые 24 часа Успокаивающие слова и музыка во время наркоза снизили послеоперационные боли в первые 24 часа

Также это сказалось на снижении потребления опиоидных обезболивающих препаратов

N+1
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
Балетное дело Балетное дело

Людмила Ковалева крепко держит в руках традиции и будущее русского балета

Vogue
Снежное шоу Снежное шоу

Новый год на даче – настоящая зимняя феерия

Лиза
Терем рукотворный Терем рукотворный

Терем в Асташове — пример того, что людям под силу повернуть историю

Seasons of life
Открыть в приложении