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

Ген ожирения объединил людей с собаками Ген ожирения объединил людей с собаками

Ученые выявили у собак ген, связанный с развитием ожирения

N+1
Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком

Ранее считалось, что ластоногие не производят ультразвук

N+1
Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции

Интенсивное выявление артериальной гипертензии значительно снижает риск деменции

N+1
Остановись, мгновенье! Остановись, мгновенье!

Актриса Мария Миронова второй раз стала мамой год с небольшим назад

OK!
Древние и красивые: 5 важных археологических памятников Древние и красивые: 5 важных археологических памятников

Самые впечатляющие и ценнейшие археологические памятники

ТехИнсайдер
Новое счастье Новое счастье

Почему новая любовь никак не приходит?

Cosmopolitan
«Венгрия — это не только Будапешт» «Венгрия — это не только Будапешт»

Почему российские компании выбирают партнерство с Венгрией

РБК
2008 год 2008 год

Победа Дмитрия Медведева на выборах, триумф российского футбола и «Евровидение»

Esquire
Юрий Дудь стал героем года по версии читателей Forbes Lifе Юрий Дудь стал героем года по версии читателей Forbes Lifе

Юрий Дудь стал главным героем культурной жизни России в 2020 году

Forbes
Как одевается Вуди Аллен, чей самобытный стиль с годами не меняется — и остается актуальным Как одевается Вуди Аллен, чей самобытный стиль с годами не меняется — и остается актуальным

Вуди Аллен: широкие брюки, твидовые жакеты и другие элементы стиля

Esquire
Кардашьяны, Бондарчуки, Михалковы и Урганты: самые влиятельные кланы шоу-бизнеса Кардашьяны, Бондарчуки, Михалковы и Урганты: самые влиятельные кланы шоу-бизнеса

Иногда для того, чтобы стать звездой, необходимо родиться в правильной семье

Cosmopolitan
Как слушать и слышать того, с кем вы не согласны Как слушать и слышать того, с кем вы не согласны

Как попробовать разобраться в чужой позиции?

Psychologies
«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
Полярное сияние Полярное сияние

Какой хайлайтер выбрать и как им правильно пользоваться?

Лиза
Сказка – ложь? Сказка – ложь?

Психолог рассказывает, как говорить с детьми о волшебстве и Деде Морозе

Лиза
В Индийском океане обнаружили новую популяцию синих китов В Индийском океане обнаружили новую популяцию синих китов

Зоологи вычислили новую популяцию китов по отличающейся песне

N+1
В 70 лет я получила права и начала водить машину В 70 лет я получила права и начала водить машину

Наша героиня не побоялась в 62 года кардинально изменить свою жизнь

Psychologies
Запуск десятилетия? Какой получилась игра Cyberpunk 2077 (обзор Esquire) Запуск десятилетия? Какой получилась игра Cyberpunk 2077 (обзор Esquire)

Почему Cyberpunk 2077 — это один из лучших релизов года, который мы ждали не зря

Esquire
Какие выводы должны сделать Армения и Россия из парада победы в Баку Какие выводы должны сделать Армения и Россия из парада победы в Баку

Реджеп Эрдоган и Ильхам Алиев отметили общую победу во второй карабахской войне

СНОБ
В чем причина твоей бедности? Психолог объясняет, почему нам сложно разбогатеть В чем причина твоей бедности? Психолог объясняет, почему нам сложно разбогатеть

Что мешает нам быть богатыми?

Cosmopolitan
Почему мы толстеем от диет? Почему мы толстеем от диет?

Неожиданные последствия нашей одержимости похудением

kiozk originals
Фактор роста Фактор роста

Развеиваем мифы о длинных волосах и рассказываем, как правильно их отращивать

Glamour
Юлия Коричнева: Как научить детей самостоятельности Юлия Коричнева: Как научить детей самостоятельности

Как избежать инфантилизма

СНОБ
Полнеют от лет? Полнеют от лет?

Эксперты помогают разобраться в проблеме увеличения веса у женщин старше 50 лет

Худеем правильно
Цены возбуждающего характера: почему не следует разрушать рыночную экономику в угоду популизму Цены возбуждающего характера: почему не следует разрушать рыночную экономику в угоду популизму

Мы рискуем получить или дефицит, или ускоренный рост цен на другие товары

Forbes
Алексей Герман и Елена Окопная Алексей Герман и Елена Окопная

Как Ленинградский рок-клуб диктовал моду и почему барахолки — великий источник

Собака.ru
Колонизация островов Сен-Пьер и Микелон привела к упадку колонии качурок Колонизация островов Сен-Пьер и Микелон привела к упадку колонии качурок

С 1816 года количество птиц на острове Гран-Коломбье упало до 16% от возможных

N+1
«Аэрокобра» Покрышкина: американская хищница для советских асов «Аэрокобра» Покрышкина: американская хищница для советских асов

История настоящей Бэллочки-людоедки

Maxim
7 самых странных вещей, упавших с неба: дождь из рептилий и зеленый метеор 7 самых странных вещей, упавших с неба: дождь из рептилий и зеленый метеор

Иногда с неба падают самые необычные и загадочные предметы

Популярная механика
Самые ироничные и нелепые случаи, когда в России наказывали за изображение свастики Самые ироничные и нелепые случаи, когда в России наказывали за изображение свастики

Нередки случаи, когда штрафы выписывают за символы, не относящиеся к запрещенным

Maxim
Открыть в приложении