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

Огромный курган в Сирии оказался древнейшим военным мемориалом Огромный курган в Сирии оказался древнейшим военным мемориалом

При раскопках Телль Банат обнаружили многослойное захоронение тысяч мужчин

N+1
Правила жизни Андрея Сахарова Правила жизни Андрея Сахарова

Андрей Сахаров — об атомной бомбе, отсутствии страха и религиозности

Arzamas
Переезд по-английски: древние жители Уэльса брали с собой Стоунхендж Переезд по-английски: древние жители Уэльса брали с собой Стоунхендж

Стоунхендж был построен за 225 километров от места, где он находится сейчас

National Geographic
Как повысить жизнестойкость? Наблюдения клинического психолога Как повысить жизнестойкость? Наблюдения клинического психолога

Как не падать духом даже в тяжелые времена

Reminder
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Груз потери: как влияет на семью смерть ребенка Груз потери: как влияет на семью смерть ребенка

Психологи объясняют, как справиться с потерей беременности и ребенка

Psychologies
«В горящую избу войдет»: почему женщины в России спасают мужчин от долгов «В горящую избу войдет»: почему женщины в России спасают мужчин от долгов

Как россиянки попадают в долговую яму и становятся потенциальными банкротами

Psychologies
Ищем таланты: как понять, к чему лежит душа Ищем таланты: как понять, к чему лежит душа

Возможно, вы просто не поняли, какой у вас талант, но его можно найти

Psychologies
От неосторожного курения до самосожжения. Почему в России каждый год горят дома престарелых От неосторожного курения до самосожжения. Почему в России каждый год горят дома престарелых

В России по несколько раз в год горят дома престарелых

СНОБ
8 странных фактов о мистере Алистере Кроули 8 странных фактов о мистере Алистере Кроули

Темный маг и великий инфернальный оккультист мистер Кроули

Maxim
«Вечный свет» и другое модное кино «Вечный свет» и другое модное кино

Кинопроекты, в которых мода не столько про одежду, сколько про смыслы

Seasons of life
«Ирония судьбы»: что говорят о фильме актеры спустя 45 лет? «Ирония судьбы»: что говорят о фильме актеры спустя 45 лет?

Что скрывается за всенародно любимым фильмом?

Cosmopolitan
Разгружаемся: похудеть без чувства голода Разгружаемся: похудеть без чувства голода

10 правил разгрузочного режима известного французского диетолога Жака Фрикер

Здоровье
Кто и зачем создает виртуальные офисы Кто и зачем создает виртуальные офисы

Конференции в Zoom — далеко не единственный способ взаимодействия коллег

РБК
Самцы бахромчатогубых листоносов покрылись пахучей коркой в брачный сезон Самцы бахромчатогубых листоносов покрылись пахучей коркой в брачный сезон

Размер корки на самцах листоносов коррелирует с их тестостероном

N+1
Как девелопер «Самолет» помогает миллиардерам и крупнейшим землевладельцам России зарабатывать деньги Как девелопер «Самолет» помогает миллиардерам и крупнейшим землевладельцам России зарабатывать деньги

Девелопер «Самолет» смог найти общий язык с главными российскими лендлордами

Forbes
Средневековые арт-объекты: что такое «запертые сады» из Мехелена Средневековые арт-объекты: что такое «запертые сады» из Мехелена

Рассказываем про удивительные коллажные алтари из музея Хоф ван Буслейден

Arzamas
«Спектр-РГ» связал пузыри Ферми с активностью центральной черной дыры Млечного Пути «Спектр-РГ» связал пузыри Ферми с активностью центральной черной дыры Млечного Пути

Пузыри Ферми образовались из-за активности сверхмассивной черной дыры

N+1
73 м² 73 м²

Дизайнеры бюро To Taste сделали в глубине квартиры антресоль

AD
Открываем Россию: зимние каникулы Открываем Россию: зимние каникулы

Гимн русской зиме от руководителя Федерального агентства по туризму

National Geographic
В джунглях Колумбии нашли «Сикстинскую капеллу ледникового периода» В джунглях Колумбии нашли «Сикстинскую капеллу ледникового периода»

В тропических лесах Амазонки нашли крупную коллекцию наскальных изображений

National Geographic
С Нового года С Нового года

Некоторые читательницы начали худеть сразу после Нового года

Худеем правильно
5 бизнес-инструментов для личной жизни и карьеры 5 бизнес-инструментов для личной жизни и карьеры

Иногда решить личную проблему можно с помощью опыта предпринимателей

Psychologies
Российские ученые разработали новый прибор для изучения марсианской атмосферы Российские ученые разработали новый прибор для изучения марсианской атмосферы

Сотрудники МФТИ создали новое устройство для изучения марса

National Geographic
Как быстро прекратить истерику у девушки Как быстро прекратить истерику у девушки

Как справиться с истинной и манипулятивной истерикой своей партнерши?

Maxim
Александр Вольтман и Алексей Никульшин Александр Вольтман и Алексей Никульшин

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

Собака.ru
6 мотивирующих признаков, что ты худеешь (кроме показателей весов, разумеется) 6 мотивирующих признаков, что ты худеешь (кроме показателей весов, разумеется)

Если замечаешь эти признаки, значит, ты на правильном пути в похудении!

Playboy
Что смотреть: 10 дорам о любви, которые идеальны для совместного просмотра Что смотреть: 10 дорам о любви, которые идеальны для совместного просмотра

Любовные киноистории из Южной Кореи и Китая — это нечто прекрасное

Cosmopolitan
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
«Женщина, на паровоз!» «Женщина, на паровоз!»

Женщины-машинисты электропоездов: история запретов и разрешений

Дилетант
Открыть в приложении