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

«Тайные безумцы Российской империи XVIII века» «Тайные безумцы Российской империи XVIII века»

Как органы политического сыска ставили диагнозы

N+1
Шоу «Голос»: я выбираю тебя Шоу «Голос»: я выбираю тебя

История выборов президента в нашей стране

GQ
Открыт четвертый вид зрачковой реакции — на фазу дыхания Открыт четвертый вид зрачковой реакции — на фазу дыхания

Ученые открыли, что зрачки реагируют на фазу дыхательного цикла

N+1
От всего перца От всего перца

Острота как замена солнца

Огонёк
10 ситуаций, когда человеку нужен не психолог, а психиатр 10 ситуаций, когда человеку нужен не психолог, а психиатр

Как распознать, когда именно пора обратиться к психиатру?

Psychologies
Первопечатница Первопечатница

Валерия Роднянская взялась за концептуальное искусство

Tatler
Светлое будущее Светлое будущее

Под иностранным именем Тесс Йопп скрывается наша бойкая соотечественница

Vogue
7 особенностей, которые могут многое о нас рассказать 7 особенностей, которые могут многое о нас рассказать

Кто вы такой? Можете ли вы честно и без запинки ответить на этот вопрос?

Psychologies
2002 год 2002 год

Теракт на Дубровке, футбольный погром, запуск «Масяни» и «Идущие вместе»

Esquire
10 необычных моделей Lada, которые не пошли в серию 10 необычных моделей Lada, которые не пошли в серию

Знаковые прототипы АвтоВАЗа, которые так и не добрались до конвейера

РБК
Астрономы заметили избыток лития в атмосфере грязного белого карлика Астрономы заметили избыток лития в атмосфере грязного белого карлика

Он попал туда из планетезималей

N+1
Звездная ночь Звездная ночь

Предлагаем повторить прическу, которую выбрали для себя знаменитости

Лиза
Снежное шоу Снежное шоу

Новый год на даче – настоящая зимняя феерия

Лиза
Людмила Улицкая: да, нет, знаю Людмила Улицкая: да, нет, знаю

«Свою роль в этом театре жизни я скорее понимаю как роль наблюдателя»

Glamour
86 м² 86 м²

Вид на лесной массив в Покровском-Стрешневе соблазнил дизайнера Юлию Фаер

AD
«Женщине перестает быть нужен мужчина» «Женщине перестает быть нужен мужчина»

Анна Михалкова о фильме «Обычная женщина» и смене гендерных ролей

Weekend
Зачем Путин решил объявить выходным 31 декабря Зачем Путин решил объявить выходным 31 декабря

31 декабря, повсеместно объявляется выходным днем

СНОБ
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
Крупные шмели оказались разборчивее мелких Крупные шмели оказались разборчивее мелких

Крупные шмели тратят больше времени, чтобы запомнить цветки

N+1
Умар Кремлёв: «Никогда не сравнивайте MMA с боксом» Умар Кремлёв: «Никогда не сравнивайте MMA с боксом»

Интервью с президентом Международной ассоциации любительского бокса

GQ
Ретродрама «Манк» – самый эстетский и красивый фильм Дэвида Финчера Ретродрама «Манк» – самый эстетский и красивый фильм Дэвида Финчера

«Манк» — неожиданный проект для живописца маньяков и убийц Дэвида Финчера

GQ
4 способа ненавязчиво привлечь внимание партнера 4 способа ненавязчиво привлечь внимание партнера

Какими способами лучше вернуть интерес партнера

Psychologies
С заботой о зубах С заботой о зубах

Собрали самые полезные советы, которые помогут сохранить вашу улыбку

Худеем правильно
Здоровый настрой: 7 надежных клиник Здоровый настрой: 7 надежных клиник

Есть заведения, в которых лечиться не опасно

Вокруг света
«Хочется поработать, поштурмить»: зачем и как приятели каждый год открывают магазин ёлок с оборотом в 15 млн рублей «Хочется поработать, поштурмить»: зачем и как приятели каждый год открывают магазин ёлок с оборотом в 15 млн рублей

Интернет-магазин хвойных деревьев, который работает раз в год

VC.RU
Клеймо на душе: чем опасна стигматизация людей с психическими расстройствами Клеймо на душе: чем опасна стигматизация людей с психическими расстройствами

Чем опасна стигматизация психических расстройств и почему с ней нужно бороться?

Psychologies
Решать свои проблемы во сне... Возможно ли это? Решать свои проблемы во сне... Возможно ли это?

Как можно работать со сновидениями

Psychologies
К 2050 году сельское хозяйство нарушит местообитания почти 90 процентов позвоночных К 2050 году сельское хозяйство нарушит местообитания почти 90 процентов позвоночных

Сельскохозяйственные земли напрямую повлияют на сокращение биоразнообразия

N+1
Вячеслав Кулагин Вячеслав Кулагин

Первый тьютор в истории Университета ИТМО, изобретатель и блокадник

Собака.ru
Как в России избирают президента последние 30 лет Как в России избирают президента последние 30 лет

Как голосование в России за 30 лет вышло на поистине космический уровень

GQ
Открыть в приложении