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

Лисица поймала рыбу-пилу Лисица поймала рыбу-пилу

Завезенные в Австралию обыкновенные лисицы могут охотиться на рыб-пил

N+1
Как быстро прекратить истерику у девушки Как быстро прекратить истерику у девушки

Как справиться с истинной и манипулятивной истерикой своей партнерши?

Maxim
Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет

В Гебель-Эльба, Египет, впервые за 5000 лет встретили пятнистую гиену

N+1

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

Cosmopolitan
Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов

Пошаговый план действий для родственников человека с зависимостью

Psychologies
Бейсбол перед эшафотом: как заключенные из камеры смертников чуть не стали чемпионами Америки Бейсбол перед эшафотом: как заключенные из камеры смертников чуть не стали чемпионами Америки

Каждый выигранный матч означал для этой команды отсрочку смертной казни

Maxim
«Ты можешь все»: мотивация или заблуждение? «Ты можешь все»: мотивация или заблуждение?

Что нас ограничивает и так ли плохо видеть границы своих возможностей?

Psychologies
Черным по белому Черным по белому

С чего начался бунт против собственной истории в США?

Огонёк
Как постарели парни из 'N Sync, Blue, 5ive и других популярных бойз-бендов Как постарели парни из 'N Sync, Blue, 5ive и других популярных бойз-бендов

Что случилось с бывшими участниками известных поп-групп

Cosmopolitan
«В горящую избу войдет»: почему женщины в России спасают мужчин от долгов «В горящую избу войдет»: почему женщины в России спасают мужчин от долгов

Как россиянки попадают в долговую яму и становятся потенциальными банкротами

Psychologies
Екатерина Вилкова: «Я перестала очаровываться» Екатерина Вилкова: «Я перестала очаровываться»

Екатерина Вилкова о том, как однажды ей стало тесно в этом мире

Караван историй
Самцы бахромчатогубых листоносов покрылись пахучей коркой в брачный сезон Самцы бахромчатогубых листоносов покрылись пахучей коркой в брачный сезон

Размер корки на самцах листоносов коррелирует с их тестостероном

N+1
P.S.: 2010 год P.S.: 2010 год

Нулевые, которые страна провела в офисах и клубах, закончились

Esquire
2000 год 2000 год

Отставка Бориса Ельцина, катастрофа подлодки «Курск», «Брат 2» и другие события

Esquire
Чудо Светы Чудо Светы

Для Светланы Ходченковой 2020 год оказался удачным

Grazia
Глобальное планирование и постчеловек. Беседа с футурологом Данилой Медведевым Глобальное планирование и постчеловек. Беседа с футурологом Данилой Медведевым

Интервью с футурологом и кандидатом экономических наук Данилой Медведевым

СНОБ
Реальности подворотни: почему все должны выступать и выступают с позиции силы Реальности подворотни: почему все должны выступать и выступают с позиции силы

Европейские элиты и их фанаты должны перестать жить в мире политических фантазий

СНОБ
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
Правила жизни Леонида Броневого Правила жизни Леонида Броневого

Народный артист СССР. Умер 9 декабря 2017 года

Esquire
Почему TikTok – это будущее онлайн-фитнеса Почему TikTok – это будущее онлайн-фитнеса

Инфлюенсеры TikTok считают, что платформа идеальна для популяризации спорта

GQ
«Миру нужна унификация, чтобы приучить общество к разумному потреблению» «Миру нужна унификация, чтобы приучить общество к разумному потреблению»

О стандартизации сантехнической продукции как пути к рациональному потреблению

РБК
Подземное убежище рядом с Пентагоном и еще четыре бункера американских президентов Подземное убежище рядом с Пентагоном и еще четыре бункера американских президентов

Секретнейшие подземные сооружения президентов США на случай ядерной угрозы

Maxim
Вернуть себе амбициозность: как Тори Берч и Мина Харрис борются с неравенством в бизнесе Вернуть себе амбициозность: как Тори Берч и Мина Харрис борются с неравенством в бизнесе

Где предпринимательницам искать поддержку?

Forbes
Я к вам травою прорасту Я к вам травою прорасту

Как умереть, не нанося вред окружающей среде

Seasons of life
«В 30 лет хочется жить, а не ждать IPO»: сооснователь Ozon не жалеет о выходе из бизнеса в 2003 году и верит в его успех «В 30 лет хочется жить, а не ждать IPO»: сооснователь Ozon не жалеет о выходе из бизнеса в 2003 году и верит в его успех

Интервью с Александром Егоровым, сооснователем интернет-магазина Ozon

VC.RU
Дыши легко Дыши легко

Простые практики, которые повышают иммунитет

Лиза
Такой «Креты» вы еще не видели. Тест-драйв Hyundai Creta Black&Brown Такой «Креты» вы еще не видели. Тест-драйв Hyundai Creta Black&Brown

Зачем народному корейскому кроссоверу понадобилась лимитированная спецверсия

РБК
Любимые рецепты Лали Чочия. Брауни полной луны Любимые рецепты Лали Чочия. Брауни полной луны

Готовим полезные брауни: с миндалем, овсянкой и шоколадом

Seasons of life
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 сообщать ученым о присуждении им Нобелевской премии Как правильно сообщать ученым о присуждении им Нобелевской премии

Как устроена работа нобелевского комитета

Esquire
Открыть в приложении