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

Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин

Почему афалины редко охотятся с губками на роструме?

N+1
Действующее лицо Действующее лицо

Супермодель Карли Клосс поделилась секретами уверенности в себе

Grazia
Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений

Как двукрылые насекомые распространяют семена

N+1
Парадокс об актрисе Парадокс об актрисе

Ольга Федянина о «Дневниках» Алисы Коонен

Weekend
Все мы не молодеем: 5 тестов для оценки скорости старения Все мы не молодеем: 5 тестов для оценки скорости старения

Простые тесты, которые помогут понять, насколько вы справляетесь со старением

ТехИнсайдер
Сотворение миллиардера. Эссе Пола Грэма о том, как пройти интервью в Y Combinator и стать богатым Сотворение миллиардера. Эссе Пола Грэма о том, как пройти интервью в Y Combinator и стать богатым

Пол Грэм рассказывает о том, как устроиться в Y Combinator

Inc.
Барражирующие боеприпасы: что это такое Барражирующие боеприпасы: что это такое

Концепция оружия нового поколения – барражирующие боеприпасы

Популярная механика
14 полезных привычек на каждый день, которые изменят твою жизнь к лучшему 14 полезных привычек на каждый день, которые изменят твою жизнь к лучшему

Подборка полезных привычек, которые помогут стать более счастливым человеком

Playboy
Making of: как создавался номер с Виктором Цоем (июль – август 2020) Making of: как создавался номер с Виктором Цоем (июль – август 2020)

О концепции спецномеров с героями «из прошлого»

Esquire
Исследование Inc.: российский венчурный рынок в 2020 году вырос почти вдвое Исследование Inc.: российский венчурный рынок в 2020 году вырос почти вдвое

Российский венчурный рынок в 2020 году вырос почти в два раза

Inc.
Интервью с режиссером Георгием Сурковым Интервью с режиссером Георгием Сурковым

Интервью с молодым режиссером «Современника» Георгием Сурковым

СНОБ
«Чем больше связей между двумя странами, тем легче осуществлять бизнес» «Чем больше связей между двумя странами, тем легче осуществлять бизнес»

Специфика работы в России подразделения крупной международной финансовой группы

РБК
Мужикам тут не место: 10 странных локаций, куда ты можешь попасть с ее помощью (ад не считается) Мужикам тут не место: 10 странных локаций, куда ты можешь попасть с ее помощью (ад не считается)

Куда дамы любят выгуливать своих новых кавалеров?

Maxim
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
Берегли вещь для особого случая? Используйте ее прямо сейчас Берегли вещь для особого случая? Используйте ее прямо сейчас

Почему мы не используем то, что приобрели, и как с этим справиться

Psychologies
Временное кодирование увеличит размерность бозонного сэмплинга Временное кодирование увеличит размерность бозонного сэмплинга

Физики придумали новый способ бозонного сэмплинга в фотонной оптической схеме

N+1
Как инженер-ядерщик с русскими корнями придумала «умную» карту деловых связей и попала в список Forbes Как инженер-ядерщик с русскими корнями придумала «умную» карту деловых связей и попала в список Forbes

Как 28-летняя Екатерина Парамонова попала в рейтинг «30 до 30» Forbes

Forbes
Дыши легко Дыши легко

Простые практики, которые повышают иммунитет

Лиза
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
Братья и сестры: как помочь им полюбить друг друга? Братья и сестры: как помочь им полюбить друг друга?

От чего зависит, как сложатся отношения братьев и сестер?

Psychologies
«Зеленые» без политики «Зеленые» без политики

Трансфер технологий даже при существующих санкционных ограничениях

РБК
Виктор Низовцев ловец ускользающих снов Виктор Низовцев ловец ускользающих снов

«С некоторыми из моих персонажей связаны почти мистические истории»

Караван историй
Синдром старой ведьмы: чем опасен сонный паралич Синдром старой ведьмы: чем опасен сонный паралич

Интересные факты о сонном параличе, которые помогут тебе справиться с ним

Cosmopolitan
Gram против доллара Gram против доллара

Американская Комиссия по ценным бумагам и биржам закрыла проект Павла Дурова TON

Forbes
Кровь с матерком Кровь с матерком

Ксения Рождественская о фильме «ДНК» как шоу токсичных родственников

Weekend
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
Стесняюсь спросить: что нужно знать о раке предстательной железы? Стесняюсь спросить: что нужно знать о раке предстательной железы?

Вопросы мужского интимного и репродуктивного здоровья — тема деликатная

Esquire
Как завещала Сонька Золотая Ручка: почему театр в 2020 году превратился в медиа Как завещала Сонька Золотая Ручка: почему театр в 2020 году превратился в медиа

Как театр переживал кризис и превратился в новые медиа

Forbes
«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
Каникулы на карантине Каникулы на карантине

Как провести каникулы с семьей у условиях самоизоляции

Лиза
Открыть в приложении