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

Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков

Хунну и гунны, возможно, говорили на одном из енисейских языков

N+1
«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
Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем

Исследование, перечеркнувшее привычную картину: зачем люди приручили огонь

Inc.
У берегов Пуэрто-Рико обнаружили новый вид глубоководных гребневиков У берегов Пуэрто-Рико обнаружили новый вид глубоководных гребневиков

На глубине около 3900 метров обнаружен новый вид гребневиков

N+1
Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований

Почему сахар провоцирует воспаления клеток?

ТехИнсайдер
Что надо знать о выгорании и как его у себя определить Что надо знать о выгорании и как его у себя определить

Что такое профессиональное выгорание и как его у себя диагностировать

СНОБ
Чигозие Обиома: Оркестр меньшинств. Первая глава Чигозие Обиома: Оркестр меньшинств. Первая глава

Отрывок из нового романа Чигозие Обиомы о борьбе с судьбой

СНОБ
6 книг по финансовой грамотности, которые должен прочитать ваш ребенок 6 книг по финансовой грамотности, которые должен прочитать ваш ребенок

Книги о том, как правильно рассказать ребенку о финансах

Популярная механика
Правила жизни Джеффа Бриджеса Правила жизни Джеффа Бриджеса

Правила жизни актера Джеффа Бриджеса

Esquire
Прошел ли президент проверку на профпригодность Прошел ли президент проверку на профпригодность

Владимир Путин — константа российской государственности

СНОБ
Первопечатница Первопечатница

Валерия Роднянская взялась за концептуальное искусство

Tatler
Как способов прокачать мозги: 6 нетривиальных способов Как способов прокачать мозги: 6 нетривиальных способов

Более того, чтобы поумнеть, тебе почти не придется вставать с дивана

Maxim
Как работают «умные» технологичные протезы. Интервью с ортопедом Как работают «умные» технологичные протезы. Интервью с ортопедом

Ортопед рассказывает о современных протезах

РБК
Дофамин вызвал разные эффекты у мышей в начале и конце обучения Дофамин вызвал разные эффекты у мышей в начале и конце обучения

Дофамин системы вознаграждения воспринимают разные клетки прилежащего ядра

N+1
5 идей, как улучшить отношения с самим собой 5 идей, как улучшить отношения с самим собой

Чем крепче наша дружба с собой, тем легче нам общаться с другими

Psychologies
Это продлит тебе годы: 9 полезных пищевых привычек от долгожителей Это продлит тебе годы: 9 полезных пищевых привычек от долгожителей

9 полезных правил, которые помогут прожить дольше

Playboy
«Самое ужасное то, что я еще 43 года назад предвидел политкорректность» «Самое ужасное то, что я еще 43 года назад предвидел политкорректность»

Рэй Брэдбери дал это интервью американскому PLAYBOY в мае 1996-го

Playboy
72 м² 72 м²

Пробный проект, по итогам которого родилось бюро P+Z

AD
Эпиляция и депиляция: что можно и нельзя во время беременности Эпиляция и депиляция: что можно и нельзя во время беременности

Какие методы эпиляции и депиляции можно использовать во время беременности?

9 месяцев

Актеры, для которых съемки в сценах с обнажением стали травмирующим опытом

Cosmopolitan
Почему мужчинам в России нет смысла одеваться как герои «Острых козырьков» Почему мужчинам в России нет смысла одеваться как герои «Острых козырьков»

Действительно ли так страшны прокурорские костюмы, золотые котлы и борсетки

GQ
Элизабет Дебики. Подарки судьбы Элизабет Дебики. Подарки судьбы

Ей было всего двадцать, когда один звонок изменил жизнь австралийской актрисы

Караван историй
Что такое мокьюментари: пять фильмов, которые познакомят с жанром Что такое мокьюментари: пять фильмов, которые познакомят с жанром

Мокьюментари — жанр кино, существующий на стыке реального и вымышленного

Seasons of life
С Нового года С Нового года

Некоторые читательницы начали худеть сразу после Нового года

Худеем правильно
«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
Как материнство меняет мозг Как материнство меняет мозг

Как дети делают нас круче и умнее

Здоровье
Что, кроме «Щелкунчика», послушать под Рождество Что, кроме «Щелкунчика», послушать под Рождество

Семь композиций, которые настроят на праздничный рождественский лад

Seasons of life
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
Чужие здесь не ходят: к кому обращается Путин на пресс-конференциях и прямых линиях Чужие здесь не ходят: к кому обращается Путин на пресс-конференциях и прямых линиях

Пресс-конференции президента рассчитаны на россиян старшего поколения

Forbes
«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
Открыть в приложении