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

Ботаники описали новый вид паразитирующих на грибах «волшебных фонариков» с Малайского полуострова Ботаники описали новый вид паразитирующих на грибах «волшебных фонариков» с Малайского полуострова

Как на востоке Малайского полуострова новый вид тисмий

N+1
Парное интервью: создатели нового концепт-стора Peak Сергей Танин и Константин Михайлов отвечают на 10 вопросов о будущем моды и аутдор-технологиях Парное интервью: создатели нового концепт-стора Peak Сергей Танин и Константин Михайлов отвечают на 10 вопросов о будущем моды и аутдор-технологиях

Создатели концепт-стора Peak о потребности в природе и новой реальности моды

Esquire
У берегов Антарктиды нашли «странных» морских свинок, пауков» и бабочек У берегов Антарктиды нашли «странных» морских свинок, пауков» и бабочек

Глубины Антарктиды скрывают поразительные формы жизни

ТехИнсайдер
Загадка Антона Лапенко: как комик из многодетной семьи стал звездой YouTube и зарабатывает миллионы на ностальгии по 90-м Загадка Антона Лапенко: как комик из многодетной семьи стал звездой YouTube и зарабатывает миллионы на ностальгии по 90-м

В чем заключается гениальность Антона Лапенко?

Forbes
Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии

Секс один-два раза в неделю может принести наибольшую психологическую пользу

Inc.
Вячеслав Дубынин: «В нас конкурируют две программы — безопасности и любопытства» Вячеслав Дубынин: «В нас конкурируют две программы — безопасности и любопытства»

О разрушении модели мира, неопределенности и извлечении пользы из тревожности

РБК
Том Сзаки: «Хороших покупок не бывает» Том Сзаки: «Хороших покупок не бывает»

Почему любая покупка вредит природе

РБК
«Осознание времени: Прошлое и будущее Земли глазами геолога» «Осознание времени: Прошлое и будущее Земли глазами геолога»

Отрывок из книги «Осознание времени» Маршии Бьорнеруд

N+1
Русская Tesla: 5 отечественных автомобилей, которые удивили Русская Tesla: 5 отечественных автомобилей, которые удивили

Все что нужно знать о новых российских электромобилях

РБК
Полярное сияние Полярное сияние

Какой хайлайтер выбрать и как им правильно пользоваться?

Лиза
У птерозавров нашлись нелетающие родственники У птерозавров нашлись нелетающие родственники

Лагерпетиды — небольшое семейство предшественников динозавров

N+1
«Шаха», «шестерочка», «шестерка»: невыдуманные случаи из жизни самых престижных «Жигулей» «Шаха», «шестерочка», «шестерка»: невыдуманные случаи из жизни самых престижных «Жигулей»

Народная любимица шестерка, которая плохо кончила

Maxim
Вдовий дом, богадельня и приют для малолетних преступников: кому и как помогали московские меценаты прошлого Вдовий дом, богадельня и приют для малолетних преступников: кому и как помогали московские меценаты прошлого

Московские особняки, вошедшие в историю отечественной благотворительности

Forbes
Знаковые образы, календарь Pirelli и оммажи дизайнеров: как Патти Смит повлияла на моду Знаковые образы, календарь Pirelli и оммажи дизайнеров: как Патти Смит повлияла на моду

Патти Смит во многом определила культурный образ семидесятых

Esquire
Приманка для молодых талантов. Первый тест-драйв родстера «Крым» Приманка для молодых талантов. Первый тест-драйв родстера «Крым»

Публика уже не верит в очередной автомобильный стартап из России

РБК
Это личное! Это личное!

Интервью с Евгением Цыгановым о фильме «Неадекватные люди – 2»

Grazia
Литература Литература

Константин Мильчин рассказывает, какой была русская литература эпохи нулевых

Esquire
7 фильмов, над которыми работали известные дизайнеры 7 фильмов, над которыми работали известные дизайнеры

Кто придумал леопардовый комбинезон из «Пятого элемента» и костюмы Бонда

GQ
9 мифов о здоровье, в которые пора перестать верить (это городские легенды) 9 мифов о здоровье, в которые пора перестать верить (это городские легенды)

Мифы о здоровье, которые могут тебе навредить

Playboy
Дарья Бобылева: Способы не попасть в ад. Отрывок из романа «Неучтенная планета» Дарья Бобылева: Способы не попасть в ад. Отрывок из романа «Неучтенная планета»

Отрывок из нового психотерапевтического романа Дарьи Бобылевой

СНОБ
Гюстав Флобер Гюстав Флобер

Гюстав Флобер глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
До сих пор не верим! Супонев, Насыров, Бодров и другие погибшие кумиры 90-х До сих пор не верим! Супонев, Насыров, Бодров и другие погибшие кумиры 90-х

Они были талантливы и любимы, но их жизни оборвались...

Cosmopolitan
Банка больше нет: как за год Сбербанк сменил имя, разошелся с «Яндексом» и не смог сойтись с Ozon Банка больше нет: как за год Сбербанк сменил имя, разошелся с «Яндексом» и не смог сойтись с Ozon

Как Сбербанк превратился в «Сбер»

Forbes
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
История DeLorean: как инженер-плейбой разрушил свою автомобильную компанию — и вот уже 20 лет её пытаются возродить История DeLorean: как инженер-плейбой разрушил свою автомобильную компанию — и вот уже 20 лет её пытаются возродить

Джон Делореан руководил Pontiac, но не смог сохранить собственную компанию

VC.RU
Планета Потребляндия, или Почему общество потребления — крайне полезная штука Планета Потребляндия, или Почему общество потребления — крайне полезная штука

Общество потребления — крайне полезная штука. Правда!

Maxim
Чтение выходного дня: фрагмент нового романа автора «Облачного атласа» Дэвида Митчелла Чтение выходного дня: фрагмент нового романа автора «Облачного атласа» Дэвида Митчелла

Фрагмент из нового романа Дэвида Митчелла «Утопия-авеню»

Esquire
Почему мы сближаемся с мужчинами, которые причиняют боль? Почему мы сближаемся с мужчинами, которые причиняют боль?

Каких партнеров вы выбираете и почему?

Psychologies
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
Телефон доверия: кто и как использует подмену мобильных номеров Телефон доверия: кто и как использует подмену мобильных номеров

Технологию подмены номера используют как крупные компании, так и мошенники

Forbes
Открыть в приложении