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

Алирокумаб оказался эффективен и безопасен для детей с семейной гиперхолестеринемией Алирокумаб оказался эффективен и безопасен для детей с семейной гиперхолестеринемией

Алирокумаб эффективно снижает уровень холестерина у детей с гиперхолестеринемией

N+1
Александр Бродский Александр Бродский

Соавтор проекта музея поэта Иосифа Бродского в Доме Мурузи

Собака.ru
Палеогенетики выявили средневековых представителей клана Аба Палеогенетики выявили средневековых представителей клана Аба

Ученые прочитали ядерную ДНК 19 средневековых людей из некрополя в Абашаре

N+1
Реклама в СССР: как это было Реклама в СССР: как это было

Какой была советская реклама, и зачем она была нужна?

СНОБ
Что будет, если женщина выпьет «Виагру» Что будет, если женщина выпьет «Виагру»

Интересно, а что будет с женщиной, если она примет дозу «Виагры»?

ТехИнсайдер
Следы бананов и куркумы в зубном камне указали на торговые связи Леванта с Южной Азией в бронзовом веке Следы бананов и куркумы в зубном камне указали на торговые связи Леванта с Южной Азией в бронзовом веке

Остатки куркумы нашли в зубах людей из захоронений на территории Израиля

N+1
Максен из карбида титана превратил ткань в клетку Фарадея Максен из карбида титана превратил ткань в клетку Фарадея

Простой способ получения ткани с защитой от электромагнитного излучения

N+1
Еще один повод Еще один повод

Знаменитости, которые играли свадьбы и родились в Новый год

Лиза
Российская компания выпустила оборудованный метеостанцией терминал для дронов Российская компания выпустила оборудованный метеостанцией терминал для дронов

Российская компания Gaskar Group представила автоматический терминал для дрона

N+1
Почему покушение на ФСБ касается всех нас Почему покушение на ФСБ касается всех нас

Те, кто отвечают за закон и порядок, оказываются беззащитными перед хаосом

СНОБ
Алкогений: Леонид Андреев Алкогений: Леонид Андреев

Писатель Леонид Андреев — русский Эдгар По и запойный алкоголик

Maxim
Как полюбить свою работу: 8 полезных советов для тех, кто уже на грани Как полюбить свою работу: 8 полезных советов для тех, кто уже на грани

Займись любимым делом и тогда тебе не придется работать ни дня в своей жизни

Playboy
Кухня в виртуальном, корпоративном и прочих измерениях Кухня в виртуальном, корпоративном и прочих измерениях

Как Первая мебельная фабрика разработала новую стратегию продаж в пандемию

Эксперт
Что таит в себе водопроводная вода. Отрывок из книги американского биолога Что таит в себе водопроводная вода. Отрывок из книги американского биолога

Глава из книги Роба Данна «Не один дома»

СНОБ
Тонкий шрам на любимой попе Тонкий шрам на любимой попе

Зачем красивые девушки в инстаграме рисуют себе целлюлит

Tatler
7 сигналов организма, после которых надо бежать к эндокринологу 7 сигналов организма, после которых надо бежать к эндокринологу

Признаки проблем проблем с щитовидной железой

Cosmopolitan
Механика флирта Механика флирта

Как флиртуют мужчины и женщины и где проходит граница дозволенного

СНОБ
Эпиляция хлебом по-древнерусски и другие старинные мужские способы борьбы с растительностью на лице Эпиляция хлебом по-древнерусски и другие старинные мужские способы борьбы с растительностью на лице

Как люди брились до изобретения одноразовых станков?

Maxim
Власть эмоций. Почему люди верят в теории заговора? Власть эмоций. Почему люди верят в теории заговора?

Что показали исследования о любителях конспирологии

Reminder
80 м² 80 м²

Дизайнер Лидия Трубецких оформила квартиру в нейтральных природных оттенках

AD
Даня Милохин: «Я не умею петь!» Даня Милохин: «Я не умею петь!»

Блогер Даня Милохин: о музыке, Москве и счастье

ЖАРА Magazine
Как советская кинематография сняла свой первый хит и оказалась не готова к его успеху Как советская кинематография сняла свой первый хит и оказалась не готова к его успеху

Заграничный триумф и советский провал «Броненосца „Потемкин“»

Weekend
«Я влип в историю, буквально» «Я влип в историю, буквально»

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

Огонёк
Что будет, если ездить с затертыми номерами. Юристы все объяснили Что будет, если ездить с затертыми номерами. Юристы все объяснили

Удастся ли обмануть инспектора и дорожные камеры, если стереть краску с номера?

РБК
Сомневаетесь в друге? Ответьте на 7 вопросов о ваших отношениях Сомневаетесь в друге? Ответьте на 7 вопросов о ваших отношениях

Как понять, что с дружескими отношениями точно пора заканчивать?

Psychologies
Сладкие обещания: как владельцы кондитерской Lamm’s спасли бизнес, продавая сертификаты на эклеры Сладкие обещания: как владельцы кондитерской Lamm’s спасли бизнес, продавая сертификаты на эклеры

Как последняя попытка помогла Александре Ламм спасти бизнес и погасить долги

Forbes
Как подготовиться к родам Как подготовиться к родам

Составляем план действий и готовимся к родам

9 месяцев
Цена высоких достижений. Почему успешные предприниматели часто страдают от депрессии? Цена высоких достижений. Почему успешные предприниматели часто страдают от депрессии?

Одни и те же качества делают нас успешными — и ментально уязвимыми

Reminder
История самолета-невидимки, который чуть не изменил ход Второй мировой войны История самолета-невидимки, который чуть не изменил ход Второй мировой войны

Оказывается гитлеровские прихвостни первыми изобрели самолет-невидимку

Maxim
В чистом поле В чистом поле

Редактор Vogue разбирается, какие марки макияжа достойны звания clean beauty

Vogue
Открыть в приложении