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

Возраст отдельных изображений Альтамиры оценили более чем в 20-30 тысяч лет Возраст отдельных изображений Альтамиры оценили более чем в 20-30 тысяч лет

Рисунки в пещере Альтамира могут иметь возраст в 20-30 тысяч лет

N+1
Наркотики, интриги, драки: 7 некрасивых историй красивого голливудского кино Наркотики, интриги, драки: 7 некрасивых историй красивого голливудского кино

Что скрывается за кадром легендарных фильмов, которыми восхищается весь мир?

Cosmopolitan
Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль

Почему может развиться хроническая боль на фоне снижения массы тела

N+1
Какой была первая телепередача в России? Какой была первая телепередача в России?

Телевещание в России возникло в первой половине XX века

Культура.РФ
Как путешествия меняют нас: 5 не заметных глазу трансформаций Как путешествия меняют нас: 5 не заметных глазу трансформаций

Как путешествия влияют на наше ментальное и физическое здоровье?

ТехИнсайдер
Рестораны Рестораны

Гастрокритик Михаил Лопатин вспоминает главные ресторанные тренды Москвы 2000-х

Esquire
Банкноты-путеводители: по курсу евро Банкноты-путеводители: по курсу евро

Увидеть необычные достопримечательности можно, не тратя евро, а рассматривая их

Вокруг света
Бейсбол перед эшафотом: как заключенные из камеры смертников чуть не стали чемпионами Америки Бейсбол перед эшафотом: как заключенные из камеры смертников чуть не стали чемпионами Америки

Каждый выигранный матч означал для этой команды отсрочку смертной казни

Maxim
«Не обновляли со времен Горбачева». Иностранцы — о российских машинах «Не обновляли со времен Горбачева». Иностранцы — о российских машинах

Какие российские автомобили наделали много шума за рубежом

РБК
Дмитрий Лиханов: Звезда и Крест. Отрывок из книги Дмитрий Лиханов: Звезда и Крест. Отрывок из книги

Фрагмент из романа Дмитрия Лиханова о том, как настоящее повторяет прошлое

СНОБ
Первая леди авиации: как Олив Энн Бич обеспечила своими самолетами армию США и работала с NASA Первая леди авиации: как Олив Энн Бич обеспечила своими самолетами армию США и работала с NASA

Олив Энн Бич поставляла самолеты армии США и производила оборудование для NASA

Forbes
Страшные тайны королевских браков: измены, внебрачные дети и скандальный развод Страшные тайны королевских браков: измены, внебрачные дети и скандальный развод

Королевский брак может казаться сказкой, но за ним кроются ограничения

Cosmopolitan
Это не шутки! Как отличить юмор от насмешек и дать достойный ответ Это не шутки! Как отличить юмор от насмешек и дать достойный ответ

Юмор — отличное психологическое оружие

Cosmopolitan
10 лучших рождественских эпизодов из сериалов 10 лучших рождественских эпизодов из сериалов

Атмосферные серии любимых телешоу гарантируют праздничное настроение

РБК
54 м² 54 м²

В квартире по проекту архитектурного бюро BIGO позаботились о комфорте кота

AD
#тело #тело

Средства, которые и успокоят, и взбодрят, и защитят от вирусов

Glamour
Когда воля к победе — это помеха и почему иногда надо сдаваться Когда воля к победе — это помеха и почему иногда надо сдаваться

Отрывок из книги Дэвида Эпштейна «Универсалы»

Inc.
От Коко Шанель до звезд соцсетей: как образ парижанки годами помогает продавать косметику и одежду От Коко Шанель до звезд соцсетей: как образ парижанки годами помогает продавать косметику и одежду

Как компании эксплуатируют «французскую тему»?

Forbes
Словно комета Словно комета

Jony взлетел в топы главных чартов страны словно комета

OK!
Когда в России состоялся первый концерт классической музыки? Когда в России состоялся первый концерт классической музыки?

Концертная жизнь в России началась с открытия Филармонического общества

Культура.РФ

Какое влияние смартфоны оказывают на наш внешний вид

Cosmopolitan
«Быть интеллектуальным волонтером выгодно»: бизнесмен и филантроп Гор Нахапетян — о новой бизнес-этике «Быть интеллектуальным волонтером выгодно»: бизнесмен и филантроп Гор Нахапетян — о новой бизнес-этике

Гор Нахапетян рассуждает о том, почему добрые дела нельзя делать тихо

Forbes
Подлинная история д’Артаньяна Подлинная история д’Артаньяна

Жизнь д’Артаньяна точно нельзя назвать скучной

Дилетант
Как избавиться от навязчивых звонков на iPhone Как избавиться от навязчивых звонков на iPhone

Способы обезопасить себя от звонков с незнакомых номеров

CHIP
Загадка Кипренского Загадка Кипренского

Александр Кибовский разбирается в творческом наследии Ореста Кипренского

Дилетант
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
Папа в декрете: зачем отцы берут отпуск по уходу за ребенком Папа в декрете: зачем отцы берут отпуск по уходу за ребенком

Может ли папа в России уйти в декрет и что для этого нужно?

Psychologies
Украли звездный голос: каких персонажей озвучивали знаменитости Украли звездный голос: каких персонажей озвучивали знаменитости

Смотря мультфильмы, мы нечасто обращаем внимание на голоса героев

Cosmopolitan
«Чемпионы соцсетей»: чем опасны для компаний популярные в TikTok сотрудники «Чемпионы соцсетей»: чем опасны для компаний популярные в TikTok сотрудники

Инфлюенсер в TikTok может как заменить отдел маркетинга, так и ударить по бренду

Forbes
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
Открыть в приложении