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

Химики надышали аммиака в микрокапли воды Химики надышали аммиака в микрокапли воды

Что они представляют собой заряженные частицы, детектируемые с микрокаплями воды

N+1
Как нарядить «зеленую» елку: 7 экологичных идей новогодних украшений Как нарядить «зеленую» елку: 7 экологичных идей новогодних украшений

Как украсить дом к Новому году без лишних затрат и вреда для окружающей среды

РБК
Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента

Чем покрывали деревянные дощечки для письма в Древней Месопотамии?

N+1
Моя терапия: «Я перестала бояться осуждения окружающих» Моя терапия: «Я перестала бояться осуждения окружающих»

История нашей читательницы о том, как ей помогла психотерапия

Psychologies
Как правильно ласкать женскую грудь: правила, ошибки и 6 советов девушек Как правильно ласкать женскую грудь: правила, ошибки и 6 советов девушек

Как правильно ласкать грудь девушки?

Playboy
Комбайны: современные, российские Комбайны: современные, российские

Чем хороши современные модели отечественных комбайнов

Популярная механика
2009 год 2009 год

Гибель Сергея Магнитского, закрытие Черкизовского рынка и новая Россия

Esquire
Гепарды не захотели охотиться на скот вдали от деревьев для меток Гепарды не захотели охотиться на скот вдали от деревьев для меток

На территории гепардов есть так называемые «узлы связи»

N+1
Новозеландцы отключили ночное освещение ради спасения редких буревестников Новозеландцы отключили ночное освещение ради спасения редких буревестников

Отключение освещения помогло молодым птицам не сбиваться с курса на пути к морю

N+1
Ловить тренды и смеяться над собой: как бизнесу раскрутиться в TikTok Ловить тренды и смеяться над собой: как бизнесу раскрутиться в TikTok

Как бизнесмену зарабатывать в TikToke?

Forbes
«Мне 50, и я не стремлюсь выглядеть моложе» «Мне 50, и я не стремлюсь выглядеть моложе»

История нашей героини о том, почему она отказалась от омолаживающих процедур

Psychologies
«Самое ужасное то, что я еще 43 года назад предвидел политкорректность» «Самое ужасное то, что я еще 43 года назад предвидел политкорректность»

Рэй Брэдбери дал это интервью американскому PLAYBOY в мае 1996-го

Playboy
Плохой дядя Плохой дядя

Как уберечь ребенка от «нехороших людей»?

Лиза
Самые известные фейковые фотографии, которые принимают за реальные исторические кадры Самые известные фейковые фотографии, которые принимают за реальные исторические кадры

Это «Фотошоп» или «Инстаграм»

Maxim
Загадка Антона Лапенко: как комик из многодетной семьи стал звездой YouTube и зарабатывает миллионы на ностальгии по 90-м Загадка Антона Лапенко: как комик из многодетной семьи стал звездой YouTube и зарабатывает миллионы на ностальгии по 90-м

В чем заключается гениальность Антона Лапенко?

Forbes
Эпиляция хлебом по-древнерусски и другие старинные мужские способы борьбы с растительностью на лице Эпиляция хлебом по-древнерусски и другие старинные мужские способы борьбы с растительностью на лице

Как люди брились до изобретения одноразовых станков?

Maxim
Вам письмо Вам письмо

Герои Grazia пишут письма Деду Морозу

Grazia
Известные люди, которые считались предателями у себя на родине Известные люди, которые считались предателями у себя на родине

Как быстро растут чужие предатели!

Maxim
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
Дельфин: «Обычно я иду на поводу у того, что у меня получается само собой» Дельфин: «Обычно я иду на поводу у того, что у меня получается само собой»

Андрей Лысиков рассказал о семье, современной музыке и компьютерных играх

Maxim
Диета Магги: примеры рациона, результаты и противопоказания Диета Магги: примеры рациона, результаты и противопоказания

Диета Магги — что это такое, кому разрешена, а кому — запрещена

РБК
Как продать идею и заставить всех в нее поверить: ключевые правила Как продать идею и заставить всех в нее поверить: ключевые правила

Презентация любого нового проекта требует серьезной подготовки

Playboy
Директора по наследию — о винтажных драгоценностях в архивах брендов Директора по наследию — о винтажных драгоценностях в архивах брендов

Хранители наследия главных ювелирных домов возвращают ценные экспонаты прошлого

РБК
Не пей вина, Гертруда Не пей вина, Гертруда

Известные исторические личности с репутацией завзятых отравителей

Вокруг света
Не только мама: как искать работу после декрета Не только мама: как искать работу после декрета

Советы для тех, кто планирует искать работу после декрета

Psychologies
Правила жизни Джона Ле Карре Правила жизни Джона Ле Карре

Писатель, Англия. Умер 14 декабря в возрасте 89 лет

Esquire
P.S.: 2010 год P.S.: 2010 год

Нулевые, которые страна провела в офисах и клубах, закончились

Esquire
3 научно-фантастических романа, нарушающих лунные законы NASA 3 научно-фантастических романа, нарушающих лунные законы NASA

Книги, в которых нарушается «Соглашение Артемиды»

Популярная механика
Что стоит сделать парню после болезненного расставания: 8 шагов к душевному спокойствию Что стоит сделать парню после болезненного расставания: 8 шагов к душевному спокойствию

Заблокируй бывшую. Да, прямо сейчас. Мы подождем

Playboy
Норы австралийских варанов заселили 28 видов позвоночных Норы австралийских варанов заселили 28 видов позвоночных

Это позволяет включить данных рептилий в число экосистемных инженеров

N+1
Открыть в приложении