Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Фазовий перехід


Thermodynamics navigation image.svg

План:


Введення

Фазові переходи
Thermodynamics navigation image.svg
Стаття є частиною серії " Термодинаміка ".
Поняття фази
Рівновага фаз
Квантовий фазовий перехід
Розділи термодинаміки
Почала термодинаміки
Рівняння стану
Термодинамічні величини
Термодинамічні потенціали
Термодинамічні цикли
Фазові переходи
правити
Див також "Фізичний портал"

Фазовий перехід (фазове перетворення) в термодинаміці - перехід речовини з однієї термодинамічної фази в іншу при зміні зовнішніх умов. З точки зору руху системи по фазової діаграмі при зміні її інтенсивних параметрів ( температури, тиску і т. п.), фазовий перехід відбувається, коли система перетинає лінію, що розділяє дві фази. Оскільки різні термодинамічні фази описуються різними рівняннями стану, завжди можна знайти величину, яка стрибкоподібно змінюється при фазовому переході.

Оскільки поділ на термодинамічні фази - більш дрібна класифікація станів, ніж поділ за агрегатним станам речовини, то далеко не кожен фазовий перехід супроводжується зміною агрегатного стану. Однак будь-яка зміна агрегатного стану є фазовий перехід.

Найбільш часто розглядаються фазові переходи при зміні температури, але при постійному тиску (як правило дорівнює 1 атмосфері). Саме тому часто вживають терміни "точка" (а не лінія) фазового переходу, температура плавлення і т. д. Зрозуміло, фазовий перехід може відбуватися і при зміні тиску, і при постійній температурі і тиску, але при зміні концентрації компонентів (наприклад, поява кристаликів солі в розчині, який досяг насичення).


1. Класифікація фазових переходів

При фазовому переході першого роду стрибкоподібно змінюються найголовніші, первинні екстенсивні параметри : питомий об'єм, кількість запасеної внутрішньої енергії, концентрація компонентів і т. п. Підкреслимо: мається на увазі стрибкоподібне зміна цих величин при зміні температури, тиску і т. п., а не стрибкоподібне зміна в часі (щодо останнього див. нижче розділ Динаміка фазових переходів).

Найбільш поширені приклади фазових переходів першого роду:

При фазовому переході другого роду щільність і внутрішня енергія не змінюються, так що неозброєним оком такий фазовий перехід може бути непомітний. Стрибок ж випробовують їх похідні по температурі і тиску: теплоємність, коефіцієнт теплового розширення, різні сприйнятливості і т. д.

Фазові переходи другого роду відбуваються в тих випадках, коли змінюється симетрія будови речовини (симетрія може повністю зникнути або знизитися). Опис фазового переходу другого роду як наслідок зміни симетрії дається теорією Ландау. В даний час прийнято говорити не про зміну симетрії, але про появу в точці переходу параметра порядку, рівного нулю в менш впорядкованої фазі і змінюється від нуля (у точці переходу) до ненульових значень в більш упорядкованим фазі.

Найбільш поширені приклади фазових переходів другого роду:

Сучасна фізика досліджує також системи, що володіють фазовими переходами третього або більш високого роду.

Останнім часом широкого поширення набуло поняття квантовий фазовий перехід, тобто фазовий перехід, керований не класичними тепловими флуктуаціями, а квантовими, які існують навіть при абсолютному нулі температур, де класичний фазовий перехід не може реалізуватися внаслідок теореми Нернста.


2. Динаміка фазових переходів

Як сказано вище, під стрибкоподібним зміною властивостей речовини мається на увазі стрибок при зміні температури і тиску. В реальності ж, впливаючи на систему, ми змінюємо не ці величини, а її обсяг і її повну внутрішню енергію. Ця зміна завжди відбувається з якоюсь кінцевою швидкістю, а значить, що для того, щоб "покрити" весь розрив у щільності або питомої внутрішньої енергії, нам потрібен якийсь кінцевий час. Протягом цього часу фазовий перехід відбувається не відразу у всьому об'ємі речовини, а поступово. При цьому у разі фазового переходу першого роду виділяється (або забирається) певну кількість енергії, яка називається теплотою фазового переходу. Для того, щоб фазовий перехід не зупинявся, потрібно безперервно відводити (або підводити) це тепло, або компенсувати його вчиненням роботи над системою.

В результаті, протягом цього часу точка на фазовій діаграмі, що описує систему, "завмирає" (тобто тиск і температура залишаються постійними) до повного завершення процесу.


3. Бібліографія

  • Базаров І. П. Термодинаміка. - М .: Вища школа, 1991, 376 с.
  • Базаров І. П. Омани і помилки в термодинаміці. Изд. Другий испр. - М .: Едіторіал УРСС, 2003. 120 с.
  • Квасников І. А. Термодинаміка і статистична фізика. Т.1: Теорія рівноважних систем: Термодинаміка. - Том.1. Изд. 2, испр. і доп. - М .: УРСС, 2002. 240 с.
  • Стенлі. Г. Фазові переходи і критичні явища. - М .: Світ, 1973.
  • Паташінскій А. З., Покровський В. Л. флуктуаційна теорія фазових переходів. - М .: Наука, 1981.
  • Гуфа Ю. М.. Термодинамічна теорія фазових переходів. - Ростов н / Д: Видавництво Ростовського університету, 1982. - 172 с.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Квантовий фазовий перехід
Фазовий фронт
Фазовий простір
Фазовий інтеграл
pn-перехід
Ізомерний перехід
Демографічний перехід
Таллінський перехід
Перехід метал-діелектрик
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru