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

Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу

Кусок нижней челюсти архаичного человека Penghu-1 принадлежал денисовцу

N+1
Как понять, что вам нужно проверить сердце? Как понять, что вам нужно проверить сердце?

Кардиолог Алексей Утин о том, кому и когда пора проверять сердце

РБК
Аммиак из пингвиньего гуано внес вклад в формирование облаков над Антарктидой Аммиак из пингвиньего гуано внес вклад в формирование облаков над Антарктидой

Из-за чего падает облачность в Антарктике?

N+1
Внучки, или Как спасти семейные ценности — 2 Внучки, или Как спасти семейные ценности — 2

Иногда даже психологу приходится признать свое поражение

СНОБ
Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось

Почему зумерам и миллениалами так сложно взаимодействовать друг с другом?

Правила жизни
Вязкий кошмар: читательница Cosmo рассказала, как боролась с булимией и победила Вязкий кошмар: читательница Cosmo рассказала, как боролась с булимией и победила

История девушки, которая справилась с нервной булимией

Cosmopolitan
Я для себя. Светлана Бондарчук Я для себя. Светлана Бондарчук

В 2020‑м жизнь Светланы Бондарчук сильно изменилась

Glamour
Гипотезу Дарвина о происхождении вторично бескрылых насекомых подтвердили 160 лет спустя Гипотезу Дарвина о происхождении вторично бескрылых насекомых подтвердили 160 лет спустя

Оказалось, что главным фактором их эволюции является сильный ветер

N+1
Электромобили от бывшего замминистра и платформа для «Содержанок»: кому дали денег больше всех в 2020 году Электромобили от бывшего замминистра и платформа для «Содержанок»: кому дали денег больше всех в 2020 году

Пять российских проектов, получивших максимальную сумму инвестиции в 2020 году

Forbes
9 ужасных транспортных аварий ХХ века, о которых ты, скорее всего, и не слышал 9 ужасных транспортных аварий ХХ века, о которых ты, скорее всего, и не слышал

ХХ век был богат на ужасающие транспортные аварии

Maxim
С Нового года С Нового года

Некоторые читательницы начали худеть сразу после Нового года

Худеем правильно
«Кто-то ставит Шекспира, кто-то ставит Чехова, а я ставлю Малевича» «Кто-то ставит Шекспира, кто-то ставит Чехова, а я ставлю Малевича»

Драган Живадинов о театре в невесомости и искусстве информанса

Weekend
Реклама в СССР: как это было Реклама в СССР: как это было

Какой была советская реклама, и зачем она была нужна?

СНОБ
Забытый автор памятника Екатерине II в Моршанске Забытый автор памятника Екатерине II в Моршанске

Кто же таинственный создатель моршанского бюста Екатерины II?

Наука и жизнь
Самые надежные автомобили до 1,7 млн рублей. Список Самые надежные автомобили до 1,7 млн рублей. Список

Бюджетные седаны, пожилые кроссоверы, забытые бойцы и ни одной «Тойоты»

РБК
57 м² 57 м²

Дизайнер Наталья Белугина оформила квартиру с панорамным видом на Москву

AD
«Положить все яйца в одну корзину и наблюдать». Как основатели Burger King нашли спасительные инвестиции и придумали воппер «Положить все яйца в одну корзину и наблюдать». Как основатели Burger King нашли спасительные инвестиции и придумали воппер

Отрывок из книги Burger King Джеймса Макламора об истории становлении империи

Inc.
10 мужских кухонных лайфхаков с овощечисткой 10 мужских кухонных лайфхаков с овощечисткой

Не спеши отказываться от удивительного кухонного инструмента овощечистки!

Maxim
Невероятная история CD-диска. Часть 2 Невероятная история CD-диска. Часть 2

Как Philips и Sony внедряли CD-диски на рынок

Популярная механика
Потому что могу Потому что могу

Фитнес-гуру Наташа Давыдова теперь на ТВ

Glamour
Ученые нашли у беломорских моллюсков необычный способ добывать пищу Ученые нашли у беломорских моллюсков необычный способ добывать пищу

Моллюски Белого моря буквально выедают полипов изнутри

Популярная механика
Помоги себе сам: 7 способов быстро справиться с эмоциями Помоги себе сам: 7 способов быстро справиться с эмоциями

Как научиться контролировать эмоции и всегда сохранять трезвый ум?

Psychologies
Дина Юдина Дина Юдина

Осенью 92-летняя экс-адвокат и блокадница стала победительницей шоу «Голос 60+»

Собака.ru
Почему мы ревнуем? 6 неочевидных причин Почему мы ревнуем? 6 неочевидных причин

Можно ли справиться с ревностью?

Psychologies
Атака этажерок-убийц. История первых самолетов-бомбардировщиков Атака этажерок-убийц. История первых самолетов-бомбардировщиков

История бомбардировщиков «Ильи Муромца» и «Цеппелин-Штаакена»

Maxim
Китай назвали абсолютным лидером по площади засоленных почв Китай назвали абсолютным лидером по площади засоленных почв

При этом наиболее высокие темпы прироста таких земель обнаружены в Бразилии

N+1
Красота как образ жизни Красота как образ жизни

Известный визажист и блогер Елена Крыгина — девушка очень занятая

OK!
Что такое йога: инструкция для начинающих Что такое йога: инструкция для начинающих

Развенчиваем мифы о йоге и рассказываем, с чего начать

РБК
Лучшие геймпады для ПК: что выбрать в 2020 году? Лучшие геймпады для ПК: что выбрать в 2020 году?

Какой геймпад для ПК выбрать из невероятного множества предложений?

CHIP
Никита Кукушкин и Леонид Парфенов — о благотворительности, сочувствии и любви к людям Никита Кукушкин и Леонид Парфенов — о благотворительности, сочувствии и любви к людям

10 вопросов Леониду Парфенову и Никите Кукушкину — любви, эмпатии и сочувствии

Esquire
Открыть в приложении