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

Зубы и кости из Кооби-Форы приписали одному человеку умелому Зубы и кости из Кооби-Форы приписали одному человеку умелому

Группа ученых проанализировала останки человека умелого, найденные в Кооби-Фора

N+1
Великие сражения, в которых непонятно кто победил Великие сражения, в которых непонятно кто победил

К черту подробности! Какой счет?

Maxim
ПЭТ/МРТ помогла избежать ненужных биопсий при диагностике рака простаты ПЭТ/МРТ помогла избежать ненужных биопсий при диагностике рака простаты

ПЭТ/МРТ позволяет дифференцировать случаи подозрения на рак простаты

N+1
Найден способ превращать ненужный полиэтилен в ценный клей Найден способ превращать ненужный полиэтилен в ценный клей

Этот процесс превращает пластиковые отходы в нечто более ценное

Популярная механика
5 бунтарок, изменивших мир: чему всем нам стоит у них поучиться 5 бунтарок, изменивших мир: чему всем нам стоит у них поучиться

Выдающиеся женщины, которые своим протестом изменили ход истории

Psychologies
Интервью с режиссером Георгием Сурковым Интервью с режиссером Георгием Сурковым

Интервью с молодым режиссером «Современника» Георгием Сурковым

СНОБ
Сказка без хеппи-энда: история трагического брака принцессы Дианы Сказка без хеппи-энда: история трагического брака принцессы Дианы

Непростая история принцессы Дианы — одной из самых ярких женщин XX века

Cosmopolitan
«Стоило ли оно того? Конечно, Олег!»: Рубен Варданян отвечает Олегу Тинькову «Стоило ли оно того? Конечно, Олег!»: Рубен Варданян отвечает Олегу Тинькову

Миллиардер и инвестор Рубен Варданян о высокой миссии предпринимателя

Forbes
Танец с бубном: как нужно разговаривать с клиентом в кризис Танец с бубном: как нужно разговаривать с клиентом в кризис

Как лучше выстраивать отношения с клиентами в кризис

Forbes

Обаятельного Джорджа Клуни, кажется, должны любить буквально все. Но это не так!

Cosmopolitan
Родительский контроль: стоит ли читать переписку ребенка? Родительский контроль: стоит ли читать переписку ребенка?

О чем говорит желание знать все о жизни своего ребенка?

Psychologies
Кардашьяны, Бондарчуки, Михалковы и Урганты: самые влиятельные кланы шоу-бизнеса Кардашьяны, Бондарчуки, Михалковы и Урганты: самые влиятельные кланы шоу-бизнеса

Иногда для того, чтобы стать звездой, необходимо родиться в правильной семье

Cosmopolitan
9 фильмов, сценарии которых были переписаны Пентагоном 9 фильмов, сценарии которых были переписаны Пентагоном

Иногда Пентагон использует свою боевую мощь, чтобы изменить сценарий фильма

Maxim
Чем отличается мозг творческого человека Чем отличается мозг творческого человека

Предлагаем заглянуть внутрь креативного мозга

GQ
Мы не обжоры: 5 мифов о людях, страдающих компульсивным перееданием Мы не обжоры: 5 мифов о людях, страдающих компульсивным перееданием

Екатерина Попова рассказывает, как живут люди с компульсивным перееданием

Cosmopolitan
Можно ли удержать партнера с помощью секса? Можно ли удержать партнера с помощью секса?

Можно ли при помощи секса спасти угасающие чувства?

Psychologies
Чудеса случаются Чудеса случаются

Квартира в Сан–Франциско в стиле contemporary

SALON-Interior
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
Руслан Фазлыев: «Не думаю, что кто-то может случайно лизнуть марку и изобрести айфон» Руслан Фазлыев: «Не думаю, что кто-то может случайно лизнуть марку и изобрести айфон»

Руслан Фазлыев – о вреде наркотиков и пользе медитации и бега

GQ
Стройка с нулевыми отходами Стройка с нулевыми отходами

В строительную отрасль внедряются принципы безотходного производства

РБК
Почему глава SoftBank Масаёси Сон — плохая ролевая модель для инвесторов Почему глава SoftBank Масаёси Сон — плохая ролевая модель для инвесторов

Как Масаёси Соне в своём стремлении быть венчурным капиталистом дошел до безумия

Inc.
Правила жизни Джона Ле Карре Правила жизни Джона Ле Карре

Писатель, Англия. Умер 14 декабря в возрасте 89 лет

Esquire
История пятая — глобальная История пятая — глобальная

Чем человек отличается от дождевого червя

Weekend
Правила жизни Леонида Броневого Правила жизни Леонида Броневого

Народный артист СССР. Умер 9 декабря 2017 года

Esquire
Палец в ране. Рассказ из книги Алана Черчесова «Клад» Палец в ране. Рассказ из книги Алана Черчесова «Клад»

Отрывок из сборника рассказов Алана Черчесова

СНОБ
Как изменились наши представления о комфорте? Объясняет Hyundai Elantra Как изменились наши представления о комфорте? Объясняет Hyundai Elantra

В XXI веке комфорт — это не плавность хода автомобиля

Maxim
Ветряки растут в сторону проектов сталинских времен: хорошо это или плохо? Ветряки растут в сторону проектов сталинских времен: хорошо это или плохо?

Разумен ли новый виток гигантомании в эоловой энергетике или речь идет о моде?

Naked Science
«Я влип в историю, буквально» «Я влип в историю, буквально»

Актер Александр Яценко — о печальном годе прошедшем и долгой дороге к себе

Огонёк
Моя терапия: «Теперь мне не интересны партнеры, которых надо завоевывать» Моя терапия: «Теперь мне не интересны партнеры, которых надо завоевывать»

Героиня рубрики «Моя терапия» смогла справиться с болью и изменить свою жизнь

Psychologies
Государственные думы Государственные думы

Тридцать лет Российской Федерации! «Что это за «ция» такая?»

GQ
Открыть в приложении