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

Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне

Почему узоры от спускаемых На Луну космических аппаратов практически идентичны?

N+1
Равнение назад! Равнение назад!

Почему сильные, здоровые и умные не виноваты перед слабыми, больными и глупыми

Maxim
Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре

Палеогенетики секвенировали ДНК похороненных у стен средневекового Болгара

N+1
Женщина и город: модные советы от Александра Васильева Женщина и город: модные советы от Александра Васильева

Какой видит современную горожанку историк моды Александр Васильев?

Cosmopolitan
Homo Deus Homo Deus

Краткая история будущего

kiozk originals
Екатерина Вилкова: «Я перестала очаровываться» Екатерина Вилкова: «Я перестала очаровываться»

Екатерина Вилкова о том, как однажды ей стало тесно в этом мире

Караван историй
Новый год к нам мчится Новый год к нам мчится

Устроим себе виртуальное новогоднее путешествие

Лиза
В якутской мерзлоте нашли отлично сохранившуюся тушу молодого шерстистого носорога В якутской мерзлоте нашли отлично сохранившуюся тушу молодого шерстистого носорога

Этот шерстистый носорог дожил до трех-четырех лет, после чего утонул

N+1
«Зеленые» без политики «Зеленые» без политики

Трансфер технологий даже при существующих санкционных ограничениях

РБК
Почему покушение на Навального касается всех нас Почему покушение на Навального касается всех нас

Те, кто по должности отвечает в России за порядок, на деле творят беззаконие

СНОБ
Эксклюзив Cosmo: интервью с Джеммой Чан — новой посланницей L’Oréal Paris Эксклюзив Cosmo: интервью с Джеммой Чан — новой посланницей L’Oréal Paris

Что вдохновляет Джемму Чан, что придает ей уверенности?

Cosmopolitan
72 м² 72 м²

Пробный проект, по итогам которого родилось бюро P+Z

AD
Абьюз, наркотики, амнезия: драматичная жизнь звезды “Друзей” Мэттью Перри Абьюз, наркотики, амнезия: драматичная жизнь звезды “Друзей” Мэттью Перри

Мэттью Перри много лет борется с лекарственной и наркотической зависимостью

Cosmopolitan
Как расстаться с девушкой по-джентльменски? Как расстаться с девушкой по-джентльменски?

Подробная инструкция что делать, чтобы бывшая исчезла из твоей жизни без обид

Maxim
«Мне не нужно кланяться мужу»: что на самом деле делала принцесса Диана в Рождество на сцене Королевской оперы «Мне не нужно кланяться мужу»: что на самом деле делала принцесса Диана в Рождество на сцене Королевской оперы

Танец-сюрприз принцессы Дианы для мужа в 1985 году

Forbes
Русский балет за рубежом Русский балет за рубежом

В начале XX века русские хореографы диктовали моду в балетном искусстве

Культура.РФ
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
Как путешествовать по миру на 50 долларов в день Как путешествовать по миру на 50 долларов в день

Платите меньше, путешествуйте дольше, действуйте с умом

kiozk originals
Страшные тайны королевских браков: измены, внебрачные дети и скандальный развод Страшные тайны королевских браков: измены, внебрачные дети и скандальный развод

Королевский брак может казаться сказкой, но за ним кроются ограничения

Cosmopolitan
Как ухаживают за кожей топ-модели: 15 секретов — от оливкового масла до авокадо Как ухаживают за кожей топ-модели: 15 секретов — от оливкового масла до авокадо

Домашние рецепты красоты и любимые бренды топ-моделей

Cosmopolitan
3 даосские практики, которые помогут избежать новогоднего стресса 3 даосские практики, которые помогут избежать новогоднего стресса

Даосские практики против праздничного стресса: способы снять напряжение

Psychologies
Телефон доверия: кто и как использует подмену мобильных номеров Телефон доверия: кто и как использует подмену мобильных номеров

Технологию подмены номера используют как крупные компании, так и мошенники

Forbes
«Государства стало больше, и есть иллюзия, что это хорошо». Герман Каплун, TMT Investments — об итогах года на венчурном рынке «Государства стало больше, и есть иллюзия, что это хорошо». Герман Каплун, TMT Investments — об итогах года на венчурном рынке

В 2020 году в российском венчуре появилось много прекрасных бизнес-ангелов

Inc.
Правила жизни Ким Бейсингер Правила жизни Ким Бейсингер

Правила жизни актрисы Ким Бейсингер

Esquire
Что можно мыть в посудомоечной машине: ответы на популярные вопросы Что можно мыть в посудомоечной машине: ответы на популярные вопросы

Какую посуду можно мыть в посудомоечной машине, а что лучше оставить в раковине

CHIP
Шутки в сторону Шутки в сторону

Рэйчел Броснахэн – о дискриминации в кино, бодипозитиве и любви

Cosmopolitan
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
Правила жизни Оззи Осборна Правила жизни Оззи Осборна

Рок-звезда, Беверли-Хиллз, 72 года

Esquire
Правила жизни Леонида Броневого Правила жизни Леонида Броневого

Народный артист СССР. Умер 9 декабря 2017 года

Esquire
Болит спина? Это может быть стресс! Невролог рассказывает, что с этим делать Болит спина? Это может быть стресс! Невролог рассказывает, что с этим делать

Рассказываем, как стресс связан с болью в спине и что с этим делать

Cosmopolitan
Открыть в приложении