Кельвина уравнение

КЕЛЬВИНА УРАВНЕНИЕ, зависимость давления р насыщенного пара или растворимости с на границе раздела сосуществующих фаз (например, жидкость - пар, жидкость - твёрдое тело) от радиуса кривизны r поверхности раздела. Получено в 1871 году У. Томсоном (лордом Кельвином) из условия равенства химических потенциалов в смежных фазах, находящихся в состоянии термодинамического равновесия. При определённой температуре Т отношение р к р0 (то есть к давлению насыщенного пара над плоской поверхностью) и отношение с к с0 (растворимости при отсутствии искривления поверхности) равно

Кельвина уравнение

где σ - межфазное поверхностное натяжение, υ - молярный объём жидкости или твёрдого тела, R - универсальная газовая постоянная.

Понижение или повышение давления (растворимости) зависит от знака кривизны поверхности раздела фаз: для выпуклых поверхностей (например, капель жидкости, кристаллов) r > 0 и давление (растворимость) увеличивается; для вогнутых поверхностей (пузырьков газа в жидкости, поверхности жидкости в капилляре при наличии смачивания) r < 0 и давление (растворимость) уменьшается. Заметные отличия р от р0 и с от с0 имеют место при достаточно малых r. В соответствии с Кельвина уравнением р и с различны для капель разного диаметра, участков поверхности с различной кривизной или поверхности, имеющей впадины и выступы; при установлении термодинамического равновесия в системе происходит перенос вещества от частиц и участков поверхности с большими р и с частицам и участкам с меньшими р и с. При этом крупные капли растут за счёт мелких, неровности поверхности сглаживаются.

Кельвина уравнение используют для описания состояния дисперсных и пористых систем, роста кристаллов, при изучении капиллярных явлений и пр.

Н. А. Чураев.