ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фазовые переходы I и II родов из "Введение в физику твердого тела " Важные последствия имеет непрерывное изменение термодинамического потенциала в области фазового перехода I рода. Кривые функций 1л(Т) и ii2(T) не имеют в окрестности точки этого перехода каких-либо особенностей, и на них с обеих сторон этой точки имеются минимумы термодинамического потенциала. С этой особенностью поведения термодинамического потенциала связана принципиальная возможность перегрева или переохлаждения фаз, наблюдающегося при определенных условиях в случае фазового перехода I рода. [c.256] Типичные примеры фазовых переходов I рода переходы между твердым, жидким и газообразным состояниями, аллотропные превращения, многие фазовые превращения в сплавах и т. д. [c.257] Вследствие непрерывности изменения энтропии равна нулю и теплота перехода. Отметим, что скачки (с математической точки зрения — разрывы) вторых производных возможны и при переходах I рода, но в этом случае будут наблюдаться и скачки первых производных. [c.257] Коэффициенты при нечетных степенях tj этого разложения обращаются в нуль из-за симметрии кристалла (подробнее об этом см. в [55, 57]), параметр т) = 0 в высокосимметричной фазе па определению и отличен от нуля в менее симметричной фазе. Из. условия обращения т) в нуль и необходимости минимума G(p, Т, т)) в высокосимметричной фазе следует, что А должно быть положительным (иначе G может стать минимальным при некоторых значениях т) 0). В менее симметричной фазе, напротив, минимум должен достигаться при ненулевых значениях т], что приводит к Л 0 в этой фазе. Это означает, что в точке перехода Л = 0. Коэффициент же при следующем члене разложения С. в точке перехода должен быть положителен для того, чтобы потенциал G в точке перехода имел минимум. [c.258] Теперь можно найти энтропию и теплоемкость вблизи точки перевода. Для энтропии (с учетом д01дц = 0). [c.259] Таким образом, построенная феноменологическая теория действительно описывает фазовый переход, имеющий непрерывные первые и скачкообразно меняющиеся вторые производные термодинамического потенциала. При этом теплоемкость будет расти при переходе в менее симметричную фазу (поскольку ОО). [c.259] Указанные особенности радикально отличают фазовые переходы II и I родов. Для последнего температура фазового перехода и температура абсолютной потери устойчивости различны что и обусловливает возможность возникновения метастабильных состояний. [c.260] Приведем несколько примеров переходов II рода или близких к ним. [c.260] Переходы в сегнетоэлектриках. Для этого вида веществ ниже точки Кюри возникает спонтанная электрическая поляризация,, обусловленная появлением дипольных моментов за счет специфического разделения в пространстве противоположно заряженных ионов. Фазовые переходы в сегнетоэлектриках принято подразделять на переходы типа порядок — беспорядок и типа смещения. К переходам последнего типа можно отнести рассмотренный выше переход в кристаллах ВаНОз. Переход типа порядок — беспорядок обнаружен в хорошо известных кристаллах KH2P04(KDP). В этих кристаллах для ионов Н, определяющих их поляризацию, имеются два (а не одно) положения равновесия (на водородной связи ОН. ..О), отстоящие одно от другого на 0,35 А. Выше температуры перехода оба положения равновесия заселены статистически равномерно, а ниже Тс появляется асимметрия заселенности, которая и приводит к поляризации. [c.260] Упорядочение атомов в сплавах. Этот тип переходов встречается очень часто в сплавах металлов, а иногда и неметаллов. Сущность этого перехода можно уяснить из следующих соображений. Пусть, например, в кристалле сплава состава АзВ, кристаллическая решетка которого выше некоторой критической температуры Тс, называемой обычно точкой Кюри — Курнакова, является, скажем, ГЦК решеткой, ниже этой температуры атомы А перемещаются преимущественно в центры граней (а-позиции), а атомы В — в вершины кубов (р-позиции). Это будет означать, что выше Тс атомы разного сорта будут размещаться по узлам ГЦК решетки неупорядоченно (хаотически), а ниже — избирательно, упорядоченным образом. При этом решетка превратится из ГЦК решетки в простую кубическую, но с базисом, состоящим из трех а и одного р узлов. В результате такого перехода изменится симметрия кристалла. Нередко изменение симметрии сопровождается и объемными изменениями. Очевидно, что в этом случае переход может быть н непрерывным и скачкообразным, т. е. быть переходом как I, так и II рода. Несколько подробнее эти переходы будут рассмотрены далее на основе статистической теории. [c.261] Переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние. В жидком гелии Не при температурах ниже Т = 2,19 К обнаруживаются необычные свойства. Если измерять вязкость гелия методом протекания через щели, то она оказывается равной нулю. При измерениях же этой вязкости методом крутильных колебаний дисков ее величина оказывается конечной, хотя и меньшей, чем в Не выше Гх (Hel). Эти и некоторые другие свойства Не ниже 7 достаточно хорошо объяснены в рамках двухкомпонентной модели, согласно которой ниже Т Не состоит из нормальной компоненты, ведущей себя как обычная жидкость, и особой сверхтекучей компоненты. Первая их этих компонент объясняет опыты с крутильными колебаниями, вторая — с протеканием через щели. Измерение теплоемкости вблизи Тх выявили ее Х-образный характер. Таким образом, Т . оказалась температурой фазового перехода, причем II рода.. [c.261] Переход в сверхпроводящее состояние. Многие металлы и сплавы ниже некоторой температуры Тс переходят в состояние, в котором их электрическое сопротивление становится равным нулю. Температура перехода Тс определяется особенностями испытывающих переход веществ, максимальная известная ее величина близка к 23 К (для сплавов типа ЫЬз(Ое, А1)). Согласно современным представлениям, переход в сверхпроводящее состояние связан, с образованием ниже определенной температуры пар электронов. [c.261] Вернуться к основной статье