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

«Шерсть дыбом: Медведи-взломщики, макаки-мародеры и другие преступники дикой природы» «Шерсть дыбом: Медведи-взломщики, макаки-мародеры и другие преступники дикой природы»

Зачем орнитологи взрывали птиц динамитом

N+1
«Спать вместе, но сугубо иронически»: отрывок из дебютного романа Салли Руни «Спать вместе, но сугубо иронически»: отрывок из дебютного романа Салли Руни

Фрагмент из дебютном романа Салли Руни о близости и дружбе

Forbes
Нерабочий парашют и утечка ядовитого газа: 5 страшных космических катастроф Нерабочий парашют и утечка ядовитого газа: 5 страшных космических катастроф

5 крупных катастроф, когда-либо происходивших в космосе

ТехИнсайдер
Ученые синтезировали супергидрид европия с 54 атомами Ученые синтезировали супергидрид европия с 54 атомами

Ученые синтезировали и рассчитали некоторые физические свойства гидридов европия

N+1
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
Верные слуги короля Верные слуги короля

С XVII века королевские мушкетёры стали привилегированными войсками

Дилетант
Почему именно эти видео попадаются вам в тиктоке Почему именно эти видео попадаются вам в тиктоке

Стоит признаться, что рекомендации в тиктоке – крайне компрометирующая вещь

GQ
Муся Тотибадзе Муся Тотибадзе

Красотка-бабушка из Парижа и почему в Петербурге некомильфо носить пуховик

Собака.ru
Мумию волчонка возрастом более 50000 лет обнаружили в канадской мерзлоте Мумию волчонка возрастом более 50000 лет обнаружили в канадской мерзлоте

Мумия юной самки поможет реконструировать эволюцию волков

N+1
«Желание ребенка — закон?»: как правильно отказывать детям «Желание ребенка — закон?»: как правильно отказывать детям

«Мечтать не вредно», — в детстве мы часто слышали подобные фразы от родителей

Psychologies
Крупные шмели оказались разборчивее мелких Крупные шмели оказались разборчивее мелких

Крупные шмели тратят больше времени, чтобы запомнить цветки

N+1
Типичная Лена и другие стандарты Типичная Лена и другие стандарты

Самые знаменитые тестовые объекты в программировании, сжатии и безопасности

Популярная механика
Правила жизни Джейн Биркин Правила жизни Джейн Биркин

Актриса, певица, Лондон, 74 года

Esquire
8 самых зловещих мест на нашей планете 8 самых зловещих мест на нашей планете

Самые загадочные и зловещие места планеты Земля

Maxim
Прикоснуться к сердцу Прикоснуться к сердцу

Завтрак съешь сам — этого правила неизменно придерживаются на юге Китая

Вокруг света
Как объяснить ребенку, что такое экономика Как объяснить ребенку, что такое экономика

Как научить ребенка пользоваться деньгами

СНОБ
77 м² 77 м²

Квартира в Казани, в которой сохранились исторические колонны

AD
2004 год 2004 год

Теракт в Беслане, отмена прямых губернаторских выборов и второй срок Путина

Esquire
85 м² 85 м²

Потолки высотой 4,5 метра позволили дизайнеру сделать в квартире второй этаж

AD
Полезные привычки, которые изменят вашу жизнь. Адвент-календарь Esquire Полезные привычки, которые изменят вашу жизнь. Адвент-календарь Esquire

Адвент-календарь полезных привычек, которые совсем несложно освоить

Esquire
«Время никогда не бывает свободным»: последнее интервью президента Пушкинского музея Ирины Антоновой «Время никогда не бывает свободным»: последнее интервью президента Пушкинского музея Ирины Антоновой

Интервью с Ириной Антоновой, отдавшей Пушкинскому музею всю свою жизнь

Forbes

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

Cosmopolitan
История DeLorean: как инженер-плейбой разрушил свою автомобильную компанию — и вот уже 20 лет её пытаются возродить История DeLorean: как инженер-плейбой разрушил свою автомобильную компанию — и вот уже 20 лет её пытаются возродить

Джон Делореан руководил Pontiac, но не смог сохранить собственную компанию

VC.RU
Петербургские «Кресты» Петербургские «Кресты»

Имена арестантов «Крестов» вошли в учебники, само здание — памятник архитектуры

Дилетант
Основатель неорусского концепт-стора «Палаты» Юлия Лобойко собирается превратить его в великое посольство передового локального дизайна Основатель неорусского концепт-стора «Палаты» Юлия Лобойко собирается превратить его в великое посольство передового локального дизайна

Интервью с основательницей неорусского концепт-стора «Палаты» Юлией Лобойко

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
Почему глава SoftBank Масаёси Сон — плохая ролевая модель для инвесторов Почему глава SoftBank Масаёси Сон — плохая ролевая модель для инвесторов

Как Масаёси Соне в своём стремлении быть венчурным капиталистом дошел до безумия

Inc.
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
47 м² 47 м²

Квартира-трансформер по проекту бюро ZE | Workroom Studio

AD
14 полезных привычек на каждый день, которые изменят твою жизнь к лучшему 14 полезных привычек на каждый день, которые изменят твою жизнь к лучшему

Подборка полезных привычек, которые помогут стать более счастливым человеком

Playboy
Открыть в приложении