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

У древних британских кельтов выявили матрилокальность У древних британских кельтов выявили матрилокальность

Ученые выяснили, что для кельтов железного века была характерна матрилокальность

N+1
«Я кажусь одержимой? Так и есть!» «Я кажусь одержимой? Так и есть!»

Актриса Фанни Ардан о страхе перед будущим и страстью к ролям и воспоминаниям

Огонёк
Аномальный эффект Холла обнаружили в трехслойном скрученном графене Аномальный эффект Холла обнаружили в трехслойном скрученном графене

Ученые обнаружили спонтанное возникновение эффекта Холла в в образце графена

N+1
Птицы научились зондировать субстрат клювом еще в эпоху динозавров Птицы научились зондировать субстрат клювом еще в эпоху динозавров

Древние птицы литорнитиды обладали чувствительными клювами, подобно киви

N+1
Исследование выявило один фактор, по которому можно понять, что вы находитесь в здоровых отношениях Исследование выявило один фактор, по которому можно понять, что вы находитесь в здоровых отношениях

Как узнать, что ваши отношения здоровые? Поможет поступок, выявленный учеными

ТехИнсайдер
«Неизвестный порномагнат»: кто тайно владеет Pornhub, RedTube и YouPorn с общей выручкой $460 млн в год «Неизвестный порномагнат»: кто тайно владеет Pornhub, RedTube и YouPorn с общей выручкой $460 млн в год

По данным Financial Times, главными порносайтами мира управляет Бернард Бергемар

VC.RU
Мезолитические люди сделали зазубренные наконечники из человеческих костей Мезолитические люди сделали зазубренные наконечники из человеческих костей

Возможно, это делалось в ритуальных целях

N+1
19 м² 19 м²

Двухуровневая квартира Александры Ермиловой из BüroBlanc в здании бывшей фабрики

AD

Актеры, для которых съемки в сценах с обнажением стали травмирующим опытом

Cosmopolitan
«Я могла сделать карьеру в супермаркете» «Я могла сделать карьеру в супермаркете»

Актриса Жюльетт Бинош — о своем пути в кино

Огонёк
5 практических советов альпиниста бизнесмену 5 практических советов альпиниста бизнесмену

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

СНОБ
Невероятная история CD-диска. Часть 1 Невероятная история CD-диска. Часть 1

Начало мини революции в области звукозаписи

Популярная механика
Каверны: пустоты в дне судна, или как это работает Каверны: пустоты в дне судна, или как это работает

Вода для корабля – родная стихия. Но слишком вязкая

Популярная механика
Дергается глаз, чешутся руки — о чем это говорит и что делать? Дергается глаз, чешутся руки — о чем это говорит и что делать?

О самых частых «стрессовых» проявлениях и способах восстановления организма

Cosmopolitan
Включай праздник! Включай праздник!

Готовим для близких оригинальные подарки – hand-made и не только

Лиза
Химики изготовили дешевый катализатор для производства углеводородов из углекислого газа Химики изготовили дешевый катализатор для производства углеводородов из углекислого газа

Основная особенность этого катализатора — баланс карбида и оксида железа

N+1
Немой из Назарета Немой из Назарета

«Должно быть, это рай» — история признанного режиссера непризнанного государства

Weekend
5 вариантов необычного завтрака 5 вариантов необычного завтрака

Изменить свой взгляд на завтрак, чтобы он вызывал только приятные эмоции

Худеем правильно
Это должен знать каждый водитель. Как правильно показывать машину полиции Это должен знать каждый водитель. Как правильно показывать машину полиции

Какая разница между осмотром автомобиля и досмотром?

РБК
Лучшие турецкие сериалы на русском: хиты и новинки, от которых не оторваться Лучшие турецкие сериалы на русском: хиты и новинки, от которых не оторваться

Список лучших и новых турецких мелодрам для длинных новогодних каникул

Cosmopolitan
Океан лжи: загадочная история Nikola, которая хотела, но не смогла стать второй Tesla Океан лжи: загадочная история Nikola, которая хотела, но не смогла стать второй Tesla

История американского производителя экологичных грузовиков Nikola

Forbes
Когнитивные способности воронов оказались схожими с обезьяньими Когнитивные способности воронов оказались схожими с обезьяньими

Ученые выяснили, что вороны обладают высокоразвитыми когнитивными способностями

N+1
Брэду Питту – 57! Вспоминаем лучшие высказывания актера Брэду Питту – 57! Вспоминаем лучшие высказывания актера

Вспомнили лучшие высказывания Брэда Питта, показывающие, что он за человек

РБК
Сатурналии: отпразднуй Новый год по-древнеримски! Сатурналии: отпразднуй Новый год по-древнеримски!

Как отметить день зимнего солнцестояния согласно красивой античной традиции

Maxim
Кто подставил Путина. Почему власть больше не преследует авторов расследований о семье президента Кто подставил Путина. Почему власть больше не преследует авторов расследований о семье президента

Как хотите, а в Кремле явно творится что-то неладное

СНОБ
Как научиться отстаивать свою точку зрения без конфликтов: 5 главных правил Как научиться отстаивать свою точку зрения без конфликтов: 5 главных правил

Не обязательно постоянно ссориться

Playboy
5 лучших кинообзоров BadComedian 5 лучших кинообзоров BadComedian

Обзоры BadComedian как вокзальный чебурек

Maxim
Почему ежегодную пресс-конференцию президента можно больше не смотреть Почему ежегодную пресс-конференцию президента можно больше не смотреть

Система перестала работать

СНОБ
Литература Литература

Константин Мильчин рассказывает, какой была русская литература эпохи нулевых

Esquire
Какой год, такой и макияж: самые неудачные мейкап-образы звезд за 2020 год Какой год, такой и макияж: самые неудачные мейкап-образы звезд за 2020 год

Самые неудачные образы звезд, которые лучше оставить в уходящем году

Cosmopolitan
Открыть в приложении