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

Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков

Хунну и гунны, возможно, говорили на одном из енисейских языков

N+1
Как перестать тонуть в водовороте дел Как перестать тонуть в водовороте дел

Считаете, что у вас забот невпроворот?

Psychologies
Уязвимое место: почему колени так часто травмируются Уязвимое место: почему колени так часто травмируются

Почему колени — такое болезненное и уязвимое место в теле человека?

ТехИнсайдер
История вторая — развернутая История вторая — развернутая

В 2020 году я угодил в двойной капкан — глобальный карантин и личная безработица

Weekend
Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем

Как помочь своему организму заснуть?

Maxim
По законам Солнца: что такое солнечный календарь По законам Солнца: что такое солнечный календарь

Основа солнечного календаря – тропический год, связанный со сменой времен года

Cosmopolitan
«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.
Навигатор Навигатор

Для странствий духа тоже нужна карта, считали сибирские шаманы

Вокруг света
Правила жизни Джона Малковича Правила жизни Джона Малковича

Актер, Кембридж, 67 лет

Esquire
Первая леди авиации: как Олив Энн Бич обеспечила своими самолетами армию США и работала с NASA Первая леди авиации: как Олив Энн Бич обеспечила своими самолетами армию США и работала с NASA

Олив Энн Бич поставляла самолеты армии США и производила оборудование для NASA

Forbes
Недавно в разводе: 4 причины, по которым мы привлекаем не тех мужчин Недавно в разводе: 4 причины, по которым мы привлекаем не тех мужчин

Пережив непростое расставание, мы порой не способны трезво смотреть на партнера

Psychologies
Финансовый кризис? Как вместе с работой не потерять еще и девушку Финансовый кризис? Как вместе с работой не потерять еще и девушку

Как избежать скандалов из-за проблем с деньгами в этот безумный год

Maxim
Почему немецкие летчики сбивали так много вражеских самолетов Почему немецкие летчики сбивали так много вражеских самолетов

Что не так с официальной статистикой люфтваффе времен Второй мировой?

Maxim
Надышаться ветром Надышаться ветром

Мозаичное панно из рассказов жителей Хабаровска о приметах разных времен

Вокруг света
Русский балет за рубежом Русский балет за рубежом

В начале XX века русские хореографы диктовали моду в балетном искусстве

Культура.РФ
Расслабленный стиль шестидесятых в фильмах Жан-Люка Годара: 5 выдающихся образов Расслабленный стиль шестидесятых в фильмах Жан-Люка Годара: 5 выдающихся образов

Знаковые мужские образы шестидесятых в фильмах Жана-Люка Годара

Esquire
9 книг, которые подарят праздничное настроение 9 книг, которые подарят праздничное настроение

Эти девять книг помогут обрести новогоднее настроение в любое время года

РБК
К чему приведет признание экоцида преступлением против человечности К чему приведет признание экоцида преступлением против человечности

Экологические преступления могут быть приравнены к геноциду

СНОБ
#лицо #лицо

Все для того, чтобы кожа оставалась свежей, сияющей и увлажненной

Glamour
Это личное! Это личное!

Интервью с Евгением Цыгановым о фильме «Неадекватные люди – 2»

Grazia
Не успела в салон: 5 домашних масок для волос с мгновенным эффектом Не успела в салон: 5 домашних масок для волос с мгновенным эффектом

Эти маски восстановят блеск и шикарный внешний вид волос за считанные минуты

Cosmopolitan
5 шагов к тому, чтобы стать сильнее 5 шагов к тому, чтобы стать сильнее

Каждый из нас может стать чуточку сильнее

Psychologies
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 отмечают Новый год в Японии: 8 интересных фактов Как отмечают Новый год в Японии: 8 интересных фактов

Как к Новому году готовятся в Стране восходящего солнца?

Psychologies
Бунтарь поневоле Бунтарь поневоле

Александр Горчилин о том, как далек от образов, в которых его привыкли видеть

OK!
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
5 ошибок Ильи Елпанова, основателя «Ешь деревенское» 5 ошибок Ильи Елпанова, основателя «Ешь деревенское»

Ошибки, которые дали основателю «Ешь деревенское» полезный опыт

Inc.
Пятиминутный путеводитель по животным, которые падают с неба Пятиминутный путеводитель по животным, которые падают с неба

Кто, когда падал с неба и почему это часто случается с птицами?

Esquire
Виктор Низовцев ловец ускользающих снов Виктор Низовцев ловец ускользающих снов

«С некоторыми из моих персонажей связаны почти мистические истории»

Караван историй
«Не хочу и не обязан»: что нам должны наши друзья? «Не хочу и не обязан»: что нам должны наши друзья?

Разбираемся, есть ли границы в дружеской помощи и поддержке

Psychologies
Открыть в приложении