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

Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток

Как находка палеонтологов определила систематическое положение скребней

N+1
Дизайнер, который не боялся присвоить своё имя всему: чем запомнится в бизнесе Пьер Карден Дизайнер, который не боялся присвоить своё имя всему: чем запомнится в бизнесе Пьер Карден

Кто такой Пьер Карден?

VC.RU
Нейробиологи показали, как мозг хранит и редактирует наши воспоминания Нейробиологи показали, как мозг хранит и редактирует наши воспоминания

Механизмы, которые хранят и обновляют воспоминания в мозге

ТехИнсайдер
Джейн Биркин, актриса, певица Джейн Биркин, актриса, певица

О головокружительной жизни и любви Джейн Биркин есть, что рассказать

Худеем правильно
Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила

Лучшие заменители опостылевшего всем «Привет! Как дела?»

Maxim
Как сэкономить на новогодних подарках: 8 полезных лайфхаков Как сэкономить на новогодних подарках: 8 полезных лайфхаков

Советы и хитрости, которые помогут снизить затраты на новогодние подарки

Playboy
Кому удалось воскресить старые автомобильные бренды, а кто – облажался Кому удалось воскресить старые автомобильные бренды, а кто – облажался

Зачем Renault возрождают Alpine и почему с рынка исчезли автомобили Bugatti

GQ
Почему подход Waymo к автопилоту может оказаться надёжнее подхода Tesla Почему подход Waymo к автопилоту может оказаться надёжнее подхода Tesla

Чем примечателен подход Waymo к автономным такси?

VC.RU
Петербургские «Кресты» Петербургские «Кресты»

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

Дилетант
Порезал руку - и доиграл! ДиКаприо и другие актеры, получившие травмы в кадре Порезал руку - и доиграл! ДиКаприо и другие актеры, получившие травмы в кадре

Порой экстремальные сцены с битвами и гневом — это импровизация актеров

Cosmopolitan
Как правильно реагировать на критику: 6 способов ответить с достоинством Как правильно реагировать на критику: 6 способов ответить с достоинством

Советы психологов о том, как лучше всего реагировать на критику

Playboy
Каково это — стать астрономом, если ты — женщина в царской России, не можешь говорить и лишена слуха (фрагмент биографии Нины Субботиной) Каково это — стать астрономом, если ты — женщина в царской России, не можешь говорить и лишена слуха (фрагмент биографии Нины Субботиной)

Сюжет из истории науки, который должен быть немедленно экранизирован

Esquire
От хорошего к великому От хорошего к великому

Почему одни компании совершают прорыв, а другие нет…

kiozk originals
10 вещей, которые можно носить в любом возрасте 10 вещей, которые можно носить в любом возрасте

Одежда, которая подойдет женщинам вне зависимости от возраста

Cosmopolitan
Как не набрать вес зимой Как не набрать вес зимой

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

Худеем правильно
10 лучших оптических иллюзий 2020 года с точки зрения науки 10 лучших оптических иллюзий 2020 года с точки зрения науки

Неиллюзорный способ поломать голову

Maxim
Как Астана Москву опередила Как Астана Москву опередила

Замысел по созданию МФЦ уже реализовали в Казахстане

РБК
Астроном искал в реликтовом излучении следы послания от Создателя Вселенной — и кое-что нашел Астроном искал в реликтовом излучении следы послания от Создателя Вселенной — и кое-что нашел

Самое древнее излучение во Вселенной может быть "рекламным щитом"

Популярная механика
Шесть суровых фактов о публичных домах вермахта Шесть суровых фактов о публичных домах вермахта

Война войной, а любовь по расписанию

Maxim
Наполеон: в императоры из республиканца Наполеон: в императоры из республиканца

Диктатура Наполеона слишком изменила и страну, и народ

Дилетант
Тело мастера. На экраны выходит документальный фильм «Диего Марадона» Тело мастера. На экраны выходит документальный фильм «Диего Марадона»

Азиф Кападиа реконструирует миф о великом футболисте и несчастном гении

СНОБ
Хотите стать успешным — перестаньте работать в одиночку Хотите стать успешным — перестаньте работать в одиночку

Хотите расширить бизнес, увеличить доходы и жить в своё удовольствие?

Inc.
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
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
Людей обвинили в гибели 75 процентов видов нелетающих птиц Людей обвинили в гибели 75 процентов видов нелетающих птиц

Если бы не человек, на Земле жило бы более двухсот видов нелетающих птиц

N+1
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
Чудо Светы Чудо Светы

Для Светланы Ходченковой 2020 год оказался удачным

Grazia
Скафандр для работы дома Скафандр для работы дома

Средство, которое по мнению Хьюго Гернсбека, поможет не отвлекаться от работы

Наука и жизнь
Родом с гоночной трассы Родом с гоночной трассы

Какие технологии пришли в серийные автомобили от гоночных Porsche

Популярная механика
Сомневаетесь в друге? Ответьте на 7 вопросов о ваших отношениях Сомневаетесь в друге? Ответьте на 7 вопросов о ваших отношениях

Как понять, что с дружескими отношениями точно пора заканчивать?

Psychologies
Открыть в приложении