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

«Слон во Вселенной. 100 лет в поисках темной материи» «Слон во Вселенной. 100 лет в поисках темной материи»

Как дисковые галактики сохраняют устойчивость

N+1
Как воплотить мечту: правило трех «П» Как воплотить мечту: правило трех «П»

Отрывок из книги «Хочу — Могу — Надо. Узнай себя и действуй!»

Psychologies
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
Юлия Коричнева: Как научить детей самостоятельности Юлия Коричнева: Как научить детей самостоятельности

Как избежать инфантилизма

СНОБ
Мозг, исцеляющий себя Мозг, исцеляющий себя

Реальные истории людей, которые победили болезни и преобразили свой мозг

kiozk originals
«Жадность правит миром». Как россиян обманывают в автосалонах «Жадность правит миром». Как россиян обманывают в автосалонах

Что нужно знать, чтобы не потерять деньги при покупке машины

РБК
Афантазия не помешала работе пространственной памяти Афантазия не помешала работе пространственной памяти

У людей с афантазией пространственная память все равно работает нормально

N+1
Дружба с Горбачёвой и приезд в Чернобыль: как Пьер Карден стал «красным кутюрье» Дружба с Горбачёвой и приезд в Чернобыль: как Пьер Карден стал «красным кутюрье»

Пьер Карден питал теплые чувства к СССР и России и дружил с Майей Плисецкой

Cosmopolitan
О чем думает убийца: как криминалисты пытались заглянуть в головы преступников от Джека-потрошителя до Чарльза Мэнсона О чем думает убийца: как криминалисты пытались заглянуть в головы преступников от Джека-потрошителя до Чарльза Мэнсона

Отрывок из книги Саши Сулим «Безлюдное место»

Forbes
App-ревью: лучшие приложения 2020 года по версии Playboy App-ревью: лучшие приложения 2020 года по версии Playboy

Самые оптимальные приложения-помощники на все случаи жизни

Playboy
Зеленый Петербург будущего Зеленый Петербург будущего

Чемпион России объединяется с активистами, чтобы сделать город цветущим

Собака.ru
Финальный босс Финальный босс

Как выглядит, ведет себя и меняется Дед Мороз

N+1
Умар Кремлёв: «Никогда не сравнивайте MMA с боксом» Умар Кремлёв: «Никогда не сравнивайте MMA с боксом»

Интервью с президентом Международной ассоциации любительского бокса

GQ
Подлыжный корм: как выжить зимой в лесу без еды Подлыжный корм: как выжить зимой в лесу без еды

Любой дурак выживет в летнем лесу, а вот в зимнем — только отчаянные коммандос

Maxim
Рентгеновские снимки Ника Визи: автобусы и трактора в рентгене Рентгеновские снимки Ника Визи: автобусы и трактора в рентгене

Фотограф Ник Визи превратил рентгеновские снимки в искусство

Популярная механика
Как расстаться с девушкой по-джентльменски? Как расстаться с девушкой по-джентльменски?

Подробная инструкция что делать, чтобы бывшая исчезла из твоей жизни без обид

Maxim
Когда грибы были большими Когда грибы были большими

В начале палеозойской эры на суше доминировали гигантские грибы

Популярная механика
Летаргическая поэма Летаргическая поэма

У издательства Common place появился импринт «Вздорные книги»

Weekend
Магия Pixar Магия Pixar

История создания киностудии Pixar

kiozk originals
Александр Вольтман и Алексей Никульшин Александр Вольтман и Алексей Никульшин

Холсты Ильи Гапонова, пижамы Dries Van Noten и портниха из МВД

Собака.ru
Правила жизни Леонида Броневого Правила жизни Леонида Броневого

Народный артист СССР. Умер 9 декабря 2017 года

Esquire
Меняемся на работе Меняемся на работе

Мышление и развитие лидера в сложном мире

kiozk originals
Манипулятор-вьюнок с оптоволокном измерил свою деформацию и размер предметов Манипулятор-вьюнок с оптоволокном измерил свою деформацию и размер предметов

Инженеры создали мягкий актуатор, способный изгибаться и захватывать предметы

N+1
«Этичное» золото и постпотребительский хлопок: как мировые бренды становятся устойчивыми «Этичное» золото и постпотребительский хлопок: как мировые бренды становятся устойчивыми

Как модные и бьюти-бренды повышают свою устойчивость

Forbes
Ученые усомнились в вымирании тасманийских дьяволов из-за инфекционного рака Ученые усомнились в вымирании тасманийских дьяволов из-за инфекционного рака

В разреженных популяциях инфекция распространяется намного медленнее

N+1
Как не набрать вес зимой Как не набрать вес зимой

Три совета для тех, кто хочет удержать вес в зимнее время года

Худеем правильно
Профессия петербуржец Профессия петербуржец

«Истинный петербуржец» — это не мечтательное существо, а соавтор города

Собака.ru
Такой «Креты» вы еще не видели. Тест-драйв Hyundai Creta Black&Brown Такой «Креты» вы еще не видели. Тест-драйв Hyundai Creta Black&Brown

Зачем народному корейскому кроссоверу понадобилась лимитированная спецверсия

РБК
Самый обаятельный негодяй: каким мы запомним Валентина Гафта Самый обаятельный негодяй: каким мы запомним Валентина Гафта

Прощайте, Валентин Иосифич! Без вас тут будет еще немножко невыносимее

Maxim
Форматы книг в зеркале живописи Форматы книг в зеркале живописи

Какие книги читали в разные времена представители разных сословий

Наука и жизнь
Открыть в приложении