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

Царь ненастоящий! Царь ненастоящий!

Почему ученые отвергли гипотезу об идентификации останков Филиппа II

N+1
Кошелек или иск: как брокеры пытаются взыскать долги с потерявших более ₽1 млрд из-за отрицательных цен на нефть Кошелек или иск: как брокеры пытаются взыскать долги с потерявших более ₽1 млрд из-за отрицательных цен на нефть

Что известно о человеке, инициировавшем иск пострадавших инвесторов к Мосбирже?

Forbes
Известный по единственному крылу вид козодоев оказался гибридом Известный по единственному крылу вид козодоев оказался гибридом

Как ученые раскрыли одну из главных орнитологических загадок спустя 35 лет

N+1
41 м² 41 м²

Заказчик бюро Suite Home Interiors оказался ценителем дизайнерской мебели

AD
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Как завести машину, если сел аккумулятор. Все способы Как завести машину, если сел аккумулятор. Все способы

Как оживить аккумулятор в одиночку?

РБК
Александр Дуэль: Идеальная бизнес-стратегия — 2020. Пять правил успешной цифровой трансформации Александр Дуэль: Идеальная бизнес-стратегия — 2020. Пять правил успешной цифровой трансформации

Цифровая трансформация — глобальное изменение и потрясение основ

СНОБ
Ресторатор Владимир Перельман: «Я ухожу в искусство!» Ресторатор Владимир Перельман: «Я ухожу в искусство!»

Ресторатор Владимир Перельман о благотворительности и экспансии за рубеж

РБК
«Этичное» золото и постпотребительский хлопок: как мировые бренды становятся устойчивыми «Этичное» золото и постпотребительский хлопок: как мировые бренды становятся устойчивыми

Как модные и бьюти-бренды повышают свою устойчивость

Forbes
«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
Последний «Звонок» Последний «Звонок»

О расцвете и закате самой известной хоррор-франшизы и о пользе ужасов

Weekend
Экю, пистоли, ливры… Экю, пистоли, ливры…

Давайте же разберёмся, что такое ливр, экю, пистоль и более поздний луидор

Дилетант
Алкогений: Юрий Олеша Алкогений: Юрий Олеша

Юрий Олеша пил потому, что не знал, что делать в промежутках

Maxim
4 способа ненавязчиво привлечь внимание партнера 4 способа ненавязчиво привлечь внимание партнера

Какими способами лучше вернуть интерес партнера

Psychologies
Нет доступа в интернет в Windows 10 — что делать? Нет доступа в интернет в Windows 10 — что делать?

Что делать, если выключился интернет на Windows 10

CHIP
Вуди Аллен на Новый год: исповедь неудачника под бой курантов Вуди Аллен на Новый год: исповедь неудачника под бой курантов

В российский прокат выходит новый фильм Вуди Аллена «Фестиваль Рифкина»

СНОБ
Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир — и нас самих. Отрывок из книги Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир — и нас самих. Отрывок из книги

Фрагмент из книги «Эволюция красоты»

СНОБ
Тонкий шрам на любимой попе Тонкий шрам на любимой попе

Зачем красивые девушки в инстаграме рисуют себе целлюлит

Tatler
Голой грудью за правду: 10 громких акций распавшегося движения FEMEN Голой грудью за правду: 10 громких акций распавшегося движения FEMEN

Мы вспомнили яркие и скандальные акции движения FEMEN

Cosmopolitan
Награды и премии, которые никто не хочет получить! Награды и премии, которые никто не хочет получить!

Награды, которых победители боятся как чумы

Maxim
Making of: как создавался рисунок на корешках номеров Esquire Making of: как создавался рисунок на корешках номеров Esquire

Рисунок на корешках журнала Esquire — арт-проект на тему конца света

Esquire
«Киберпанк»: игра, которая вытянет из твоего мужчины очень много денег «Киберпанк»: игра, которая вытянет из твоего мужчины очень много денег

Рассказываем, что за «Киберпанк» и почему его все так долго ждали

Cosmopolitan
Евгений Гришковец: Если бы мне пришлось сдавать ЕГЭ, я бы не окончил школу Евгений Гришковец: Если бы мне пришлось сдавать ЕГЭ, я бы не окончил школу

Писатель Евгений Гришковец рассказывает, как жить с дислексией

СНОБ
Атака этажерок-убийц. История первых самолетов-бомбардировщиков Атака этажерок-убийц. История первых самолетов-бомбардировщиков

История бомбардировщиков «Ильи Муромца» и «Цеппелин-Штаакена»

Maxim
Котлета денег: из чего делают искусственное мясо и почему оно так дорого стоит Котлета денег: из чего делают искусственное мясо и почему оно так дорого стоит

Глядя на эти цены начинает казаться, что дешевле есть сразу деньги

Maxim
Живая планета Живая планета

Гипотеза Геи – между современной наукой и мистикой «нью-эйджа»

Популярная механика
«День праха»: глава из нового романа Жана-Кристофа Гранже о комиссаре Ньемане «День праха»: глава из нового романа Жана-Кристофа Гранже о комиссаре Ньемане

Отрывок из нового романа признанного мастера триллера Жана-Кристофа Гранже

Forbes
Александр Маленков: Чудо. Почти рождественский рассказ Александр Маленков: Чудо. Почти рождественский рассказ

Рассказ, который хорошо поясняет, что такое моральное дилемма

СНОБ
Аренда мозга, бизнес в «облаке», дизайн детей: где скрываются ниши на триллион долларов Аренда мозга, бизнес в «облаке», дизайн детей: где скрываются ниши на триллион долларов

Сэм Альтман обсуждает, какие рынки в будущем смогут зарабатывать триллионы

VC.RU
Слонов посчитали со спутника Слонов посчитали со спутника

Точность работы алгоритма сравнима с человеческой

N+1
Открыть в приложении