Фазовый переход 9. См. также Критическая точка

Тот факт, что вторые частные производные химического потенциала, а также и некоторые полные производные, взятые по кривой фазового равновесия жидкость—пар , принимают в критической точке бесконечно большие значения, в некоторой степени осложняет истолкование характера фазового перехода в критической точке. Обычно это обстоятельство рассматривают лишь как особенность фазового перехода в критической точке, не затрагивающую характера этого перехода. [c.242]

Кроме кристаллов фазовый переход второго рода наблюдается в жидком гелии вблизи абсолютного нуля. Фазовым переходом второго рода являются также переход железа в парамагнитное состояние в точке Кюри и переход некоторых металлов и сплавов при низких температурах в сверхпроводящее состояние. С формальной точки зрения можно также считать фазовым переходом второго рода превращение жидкой фазы в газообразную или, наоборот, в критической точке, поскольку в критическом состоянии [c.142]

Необходимо отметить, что имеются определенные области состояний макроскопических систем, для которых характерно существование сильно развитых флуктуаций. Это прежде всего состояния вблизи критических точек равновесия жидкость—пар или жидкость—жидкость (для расслаивающихся растворов), а также состояния вблизи точек фазовых переходов второго рода. Резкое возрастание интенсивности рассеянного света вблизи критических точек жидких систем носит название критической Опалесценции. Велики относительные флуктуации параметров малых систем. Известным проявлением флуктуаций в малых объемах служит броуновское движение, обусловленное флуктуациями случайной силы, действующей на броуновскую частицу со стороны соседних молекул жидкости. [c.149]

Критическая точка соответствует фазовому переходу второго рода типа беспорядок—беспорядок (фазовый переход первого рода от жидкости к газу также относится к этому типу). [c.260]

Критическая точка представляет собой изолированную точку, в которую выродилась кривая фазовых переходов второго рода из этого следует, что находившиеся в равновесии фазы были одинаковой симметрии. Это также отличает критическую точку от других точек фазовых переходов второго рода, которые образуют линию, являющуюся границей двух фаз различной симметрии. [c.261]

На рис. 1.6 приведена фазовая диаграмма для нормального вещества в координатах р. в, на которой показаны области существования отдельных фаз. Области перехода одной фазы в другую являются двухфазными областями. Каждая из таких областей ограничена пограничными линиями. При этом, если для области парообразования имеется критическая точка, для перехода твердой фазы в жидкую критической точки нет или. по крайней мере, она экспериментально не обнаружена, несмотря на то, что опыты проводились до очень высоких давлений. Исходя из теоретических предпосылок, также трудно ожидать наличия критической точки при плавлении, так как характер взаимодействия молекул в кристаллической и жидкой фазах различен, и поэтому трудно предполагать, что возможен непрерывный переход одной ИЗ фЗЗ Б другую. [c.12]

Вблизи критических точек жидкостей и растворов, а также вблизи точек фазовых переходов наблюдается аномальный рост Ф. нек-рых физ. величин (параметров порядка) и их взаимодействие. Для чистых жидкостей параметрами порядка являются плотности массы и энергии, для растворов—концентрации компонент, для ферромагнетиков в окрестности Кюри точки—намагниченность и т. д. Рост Ф, приводит к ряду аномалий в поведении термодинамич. величин и в реакции системы на внеш. воздействие (критические явления). [c.326]

Анализ распределения интенсивности по всей ячейке ОР позволяет определить бинарные параметры ближнего порядка для ряда координационных сфер. Если эти параметры соответствуют равновесным состояниям, то непосредственно можно получить термодинамические характеристики растворов — энергии упорядочения или распада, активности компонентов, особенности критических флуктуаций вблизи точки фазового перехода второго рода, а также исследовать характеристики электронной структуры металлических сплавов, радиусы поверхности Ферми [45, 46]. Преимуществом рентгеновского метода является то, что он применим и для концентрированных растворов, когда из-за малости длины свободного пробега электронов другие методы неэффективны. Рентгеновское определение термодинамических характеристик твердых растворов — эффективный метод анализа диаграмм состояния бинарных систем. [c.128]

Заметим, что для всех устойчивых систем производная дТ 1дР)т является отрицательной, чем определяется положительный знак сжимаемости Хп а также среднеквадратичного отклонения от N >. Весьма интересная ситуация имеет место в окрестности критической точки фазового перехода газ — жидкость. В этой точке про- [c.157]

Остается, однако, малоисследованной обширная и важная в практическом отношении часть фазовой диаграммы, соответствующая плотностям, промежуточным между твердофазной и газофазной, и высоким давлениям и температурам. Это область неидеальной по отношению к широкому спектру межчастичных взаимодействий плотной плазмы, характеризующаяся большим разнообразием и крайней сложностью описания происходящих здесь физических процессов и явлений. В этой области реализуется также плотная разогретая металлическая жидкость, по мере расширения которой происходят снятие вырождения электронной компоненты, рекомбинация, переход металл-диэлектрик и переход в газовую или плазменную фазу. Сведения о свойствах металлов в этой области ограничены, по-существу, крайне малочисленными измерениями и полуэмпирическими оценками. Достаточно отметить, что из более чем 80 металлов периодической системы параметры критической точки надежно определены только для трех наиболее легкокипящих [51]. [c.359]

Наибольшие стадии расширения плазмы металлов соответствуют реализации околокритических состояний. Вхождение изоэнтроп в двухфазную область жидкость-пар со стороны жидкой фазы сопровождается испарением, а со стороны газовой фазы —конденсацией. Наличие этих изломов на экспериментальных кривых рис.9.14, 9.15 и их соответствие априорным оценкам эффектов испарения [51, 56], а также результаты оптических измерений являются дополнительным свидетельством равновесности процесса двухфазного расширения. Из выполненных экспериментов следует, что фазовые диаграммы меди и свинца в исследованной их части имеют обычный вид с одной критической точкой фазового перехода жидкость-пар. [c.371]

С. д. в областях кипения, плавления и фазовых переходов в твердом состоянии имеют свою специфику. При превращении жидкость — пар возможен непрерывный переход через критич. точку (рис. 3, а см. также Критическое состояние). С другой стороны, в связи с полной смешиваемостью пара, [c.589]

Разнообразие волновых структур в активных средах проявляется и в сложных структурах конденсированных сред. Следует прежде всего рассмотреть аналогию волновой картины пластической деформации при упругопластическом переходе в вихреобразования в движущейся трубе жидкости при переходе от ламинарного течения к турбулентному. Этому неравновесному фазовому переходу отвечает критическое число Рейнольдса. С другой стороны, переход от упругой деформации (апало1- ламинарного течения) также является неравновесным фазовым переходом, возникающем в результате потери упругой устойчивости деформируемой конденсированной среды, проявляющаяся на различных масштабных уровнях. В обоих случаях переход структуры из одного устойчивого состояния в дру1ое сопровождается порождением aBTOBOjni, как способа диссипации энергии средой в критических точках (см. главу 1). [c.254]

Другае фазовые переходы также могут быть описаны как образование или разрушение дальнего порядка. При этом связь между температурой и пространственно-временными масштабами когерентности аналогична описанной выше. Тот фаш, что такие совершенно разные системы, как, например, маг нит вблизи точки Ktopn и жидкость в критической точке, оказываются удивительно похожими в количественном отношении, был поразительным н вплоть до конца 60-х годов загадочным. Микроскопическая природа порядка, казалось, не имела значения для понимания этого явления. Что же тогда было основной причиной наблюдаемого сходства [c.84]

Явление, напоминающее критическую опалесценцию, происходит также вблизи температуры фазового перехода второго рода. Как показали И. А. Яковлев п др. , в узком температурном интервале (ЛТ при фазовом переходе второго рода в кварце интенсивность рассеянного света возрастает Ю" раз по отношению к интенсивтюстп света, рассеянного по обе стороны от температуры перехода. Это явление хороню объясняется и количественно описывается теорией рассеяния света, развитой акад. Гинзбургом при фазовых переходах второго рода в области критической точки Кюри. [c.311]

Так, это может иметь место в области вблизи критической точки жидкость — газ. Ситуация с нарушением условия (86,2) может быть также имитирована на ударной адиабате для среды, допускающей фазовый переход fB результате чего на адиабате возникает излом). См. об этом в книге Зельдович Я. Б., Райэер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. — Изд. 2-е. — М. Наука, 1966, гл. 1, 19 гл. XI, 20. [c.461]

Иной характер имеет различие между газообразным и кристаллическим состояниями вещества. Кристаллическое состояние есть анизотропная фаза вещества, а газообразное состояние представляет собой изотропную фазу его. Вследствие этого непрерывный переход из твердого состояния в газообразное (а также в жидкое при высоких температурах например, больших критической) едва ли возможен, поэтому кривая фазового равновесия между кристаллической и жидкой или газообразными фазами критической точки не имеет. Вместе с тем нужно иметь в виду, что вблизи кривой фазового равновесия кристалл—жиддсость свойства кристаллической и жидкой фаз сходны. [c.129]

Толкование критической точки как фазового перехода второго рода приводит к выводу, что в критической точке такие полные производные, как dpIdT или ds/dv, должны определяться однозначно, т. е. иметь одно единственное значение, поскольку при фазовых переходах второго рода они изменяются непрерывно и, следовательно, одинаковы для обеих фаз. Это обстоятельство будет учтено при анализе свойств вещества в критической точке. Далее необходимо указать параметр порядка жидкой фазы т], которая должна рассматриваться как менее симметричная, а также восприимчивость вещества в области критической точки. [c.260]

Уравнение для реальных газов отклоняется от уравнения Менделеева — Клапейрона тем сильнее, чем больше плотность газа. Если для идеа-тьного газа коэффициент сжимаемости а = pv/ RT) = 1, то для различных реальных газов он значительно отклоняется от единицы как в одну, гак и другую сторону и является функцией температуры и давления. Различие в свойствах реальных газов обнаруживается также при изучении калориметрических свойств газов, о чем будет сказано ни же. Теория идеальных газов не может объяснить фазовые превращения газа и жидкости, так как она не в состоянии установить границы фазовых переходов, в частности критические параметры состояния. Опыт показывает, что свойства реальных газов даже [c.10]

Иной характер имеет различие между газообразным и красталлическим состояниями вещества. Кристаллическое состояние есть анизотропная фаза вещества, а газообразное состояние представляет собой изотропную фазу его. Поэтому непрерывный переход из твердого состояния в газообразное, а также в жидкое при высоких температурах (например, больших критической) едва ли возможен, соответственно чему кривая фазового равновесия между кристаллической и жидкой фазами не имеет конца и, в частности, критической точки фазового превращения кристаллическая фаза — жидкость, ло-видимому, не существует. Вместе. с тем нужно иметь в 1виду, что при температуре вблизи точки кристаллизации в свойствах кристаллической и жидкой фаз имеются сходные черты. Вообще при температурах, близких к температуре плавления, жидкость по своим свойствам гораздо ближе к твердому состоянию, чем к газообразному. Подтверждением этого является наличие у жидкостей вблизи точки плавления некоторого порядка в расположении молекул, вследствие чего можно говорить условно о квазикристаллической структуре жидкости. Близость свойств жидкого и твердого состояний хорошо видна из табл. 4-2, в которой приведены значения молярной теплоемкости ряда жидкостей (преимущественно расплавленных металлов, представляющих собой с точки зрения молекулярной структуры простейшие жидкости). У жидкостей молярная теплоемкость заключена между 27,6 и 36,9 кдж/кмоль град, тогда как у кристаллических тел она составляет согласно закону Дюлонга —Пти 25 кдж1кмоль град. Таким образом, молярная теплоемкость жидкостей практически такая же, как у кристаллических тел. Это означает, что частицы жидкости подобно атомам или ионам кристаллической решетки совершают периодические колебательные движения, причем в жидкостях центр колебаний может вследствие теплового движения перемещаться, в пространстве. Последнее объясняет некоторое превышение теплоемкости жидкостей по сравнению с твердым состоянием. [c.125]

КРИТИЧЕСКАЯ ТОЧКА — точка на диаграмме состояния веществ, соответствующая критическому состоянию, в к-ром две (или более) фазы, находящиеся в термодинамнч. равновесии, становятся тождественными по своим свойствам. В частности, с приближением к критическому состоянию различия в плотности, составе и др. свойствах сосуществующих фаз, а также теплота фазового перехода и межфазное поверхностное натяжение уменьшаются, а в К. т. равны нулю. 70 [c.523]

КРИТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ — специфич. явления, наблюдаемые вблизи критических точек жидкостей и растворов, а также вблизи точек фазовых переходов 2-го рода рост сжимаемости вещества в окрестности критич. точки равновесия жидкость — газ возрастание маги, восприимчивости и дн-электрич. проницаемости в окрестности Кюри точек ферромагнетиков и сегнетоэлектрпков (рис. [c.524]

Применимость С. п. п. имеет опредея. ограничения. Прежде всего оно теряет пригодность в тех случаях, когда флуктуации параметра порядка играют существ, роль, напр. в непосредств. окрестности точек фазовых переходов, где С. п. п. даёт завышенные значения самих этих точек, а также не согласующиеся с экспериментом значения критических показателей. С. п. п. не чувствует тонких различий между нек-рыыи системами (напр., ферромагнетиками Изинга в Гейзенберга) и даёт значения критич. показателей, не зависящие нн от размерности решётки d, ни от размерности параметра порядка п. К системам с низкой размерностью (d — 1,2), для к-рых имеющиеся точные решения модельных задач или общие теоремы квантовой статистич. механики указывают на отсутствие фазовых переходов, С. п. п. вообще неприменимо. [c.655]

Примеры применения Т. т. в. для разл. типов физ. систем (напр., для неидеальных газов низкой плотности с ко-роткодействием — т.н. газовое приближение или для системы частиц с дальнодействующим кулоновским взаимодействием— т.н. плазменное приближение) подробно рассмотрены в монографии [7] (см. также в ст. Вириалыюе разложение, Майера диаграммы в статистич. физике). Т. т. в. широко используется также для анализа физ. свойств систем, описываемых спиновым гамильтонианом, выше критич. точки фазового перехода напр., для сильно магнитных систем [8] строятся т. н, высокотемпературные разложения для намагниченности, восприимчивости и т. п., к-рые затем анализируются методом Паде аппроксимации с целью нахождения критических показателей. [c.92]

Свободная энергия модели Изинга определяется наибольшим из двух собств. значений трансфер-матрицы. Однако при Т=Н=а оба собств. значения совпадают, обращая при этом корреляц. длину в бесконечность. Это означает, что в одномерной модели Изинга точка Т=Н=0 является критической точкой. Полученный результат есть следствие общей теоремы теории фазовых переходов, согласно к-рой дальний порядок (см. Дальний и ближний порядок) в системе возникает только тогда, когда наибольшее собств. значение трансфер-матрицы асимптотически вырождено. Такое поведение согласуется также с тем, что для одномерных систем с взаимодействием конечного радиуса вклад в свободную энергию от энтропийного слагаемого преобладает, и упорядоченное состояние оказывается термодинамически неустойчивым. В случае же с бесконечным радиусом взаимодействия собств. значения трансфер-матрицы становятся вырожденными, что соответствует фазовому переходу. Каждый спин системы при этом взаимодействует со всеми остальными спинами, так что вся цепочка представляет собой единый кластер, т. е. модель преобразуется в решётку с бесконечным координац. числом (т. н. бесконечномерная модель), для к-рой точным оказывается среднего поля приближение. [c.151]

Вблизи точек Ф. п. 2-го рода наблюдается также аномальный рост флуктуаций. Так, флуктуации плотности вблизи критич. точки приводят к усилению рассеяния светя (т. н. опалесценция критическая), вблизи магнитных фазовых переходов усиливается рассеяние нейтронов на флуктуациях магн. моментов, структурные фазовые переходц 2-го рода в кристаллах сопровождаются аномальным рассеянием рентг. лучей. При флуктуац. явлениях вблизи Ф. п. 2-го рода резко замедляются процессы установления рав новесия в системе (см. Кинетика фазовых переходов). [c.272]

Диаграммы состояния сплавов получают на основании данных экспериментальных исследований термического, микроскопического, рентгеноструктурного, магнитного и других анализов. Основным, наиболее простым и широко используемым является метод термического анализа. При термическом анализе определяют температуру начала и конца затвердевания сплавов в случае перехода их из жидкого состояния в твердое, а также температуры всех фазовых превращений, происходящих в сплавах в твердом состоянии (например, полиморфизм). Полученные на кривьгх охлаждения характерные критические) точки, фиксирующие начало и конец горизонтальных (изотермических) участков или перегибов, переносят в координаты температура — состав сплава (рис. 15). [c.49]

Проведенное в работах И. Н. Богачева [84] исследование трехфазных (а-ЬеЧ- )-сплавов, обнаруживает отличие от опубликованных ранее [45, 90] соотношений структуры и критических точек мартенситных превращений. К концентрациям 10 и 12% Мп (рис. 15) авторы работ [45, 90] относят появление полосчатой структуры и смену механизма превращения 7 е на у- е- а [45] и у- е а [90]. В этом случае при охлаждении фиксируется лишь одно превращение, которое сопровождается увеличением объема. Тем не менее, наличие е-фазы, морфология а-мар-тенсита, последовательность превращений, а также термодинамический анализ показывают, что фазовый переход совершается через е-фазу [45, 87, 90]. [c.54]

Эта температура, ллшълвиля температурой Кюри Т , определяет критическую точку с координатами (Гс. SS Мс = 0). Свойства вещества в этой точке и ее окрестности очень похожи на свойства вблизи критической точки конденсации. Ниже мы обнаруживаем существование не равного нулю значения М даже при нулевом значении магнитного поля. Такая спонтанная намагниченность возникает благодаря межмолекулярным взаимодействиям, которые при зтих условиях приводят к частичному упорядочению спинов. Ниже изотермы также имеют горизонтальный участок. Однако в отличие от фазового перехода жидкость — пар только две крайние точки этого участка изотермы соответствуют физическим состояниям — в данном фазовом переходе мы не имеем двух сосуществующих фаз (хотя отметим, что наличие доменов в реальном ферромагнетике при температурах ниже имеет некоторую аналогию с сосуществованием фаз). [c.325]

Мы вжтерпретируем эту область температур как находящуюся выше критической точки. Когда фзгнкция а - (п) — ап становится вогнутой, ее следует заменить выпуклой огибающей следовательно, график этой функции содерзкит прямой отрезок общей касательной. В соответствии с нашей геометрической интерпретацией давление постоянно для всех значений плотности, лежащих между двумя точками касания. Химический потенциал ц = fa (п) + Р (п)]/п = да п)/дп здесь также постоянен. Следовательно, эта область, очевидно, и является областью сосуществования, характерной для фазового перехода (фиг. 9.4.5). Две точки касания общей касательной, таким образом, отождествляются с плотностями i,, пд сосуществующих фаз. Легко также проверить, используя (9.4.31) в качестве определения РвдВ ниже Tj, что [c.342]

Что касается удельной теплоемкости в постоянном поле, то для нее теория Вейсса также предсказывает конечный скачок. Следовательно, как указывалось выше, все соответствующие друг другу величины ведут себя в окрестности критической точки одинаково в обеих так называемых классических теориях. Это не случайно. Действительно, главная физическая идея, лежащая в основе обеих моделей, заключается в существовании далънодействующих сил. Кац очень изящно показал, что если мы рассмотрим простую решетку с одномерными спинами (модель Изинга, см. разд. 10.2), в которой все спины взаимодействуют одинаково независимо от их взаимного расстояния, то мы получим в точности уравнение состояния Вейсса. Следовательно, теории ВдВ и Вейсса являются, так сказать, изоморфными . Аналогия двух теорий очень ясно проявляется также в теории фазовых переходов Ландау. Ландау исходит из выражения для свободной энергии и разлагает ее в окрестности критической точки делая сходные допущения, при этом можно получить либо теорию ВдВ, либо теорию Вейсса. Из-за недостатка места мы не будем подробно рассматривать здесь теорию Ландау, прекрасное изложение которой можно найти в ряде книг (см., однако, разд. 10.4). [c.346]

Измерения теплоемкостей дают очень ценный материал для изучения фазовых переходов, а также критических и закритиче-ских явлений. Выше (гл. 12, 4) отмечено, что в области фазовых переходов наблюдается аномальное возрастание теплоемкости. Поскольку измерения теплоемкостей могут быть проведены с весьма высокой точностью, они могут быть использованы как один из наиболее чувствительных методов обнаружения фазовых переходов. Далее, при исследовании фазовых переходов часто бывает важно измерить величину скачка теплоемкости в точке перехода или вблизи критической точки, так как это дает возможность сопоставить экспериментальные результаты с теоретическими выводами. Кроме того, изучение формы кривой теплоемкость — температура в области переходов в твердой фазе может быть использовано для классификации переходов и выяснения их природы, поскольку [c.248]

Ввиду коллективизации валентных электронов, энергии связи, а следовательно, и параметры критических точек у металлов являются чрезвычайно высокими. Критические температуры металлов во многих случаях оказываются сравнимыми с их потенциалами ионизации, которые в плазме значительно понижены вследствие сильного взаимодействия зарядов между собой и нейтральными частицами. По этой причине пары металлов с параметрами, соответствующими правой ветви бинодали, находятся в термически ионизованном состоянии. Иными словами, высокотемпературное испарение металлов соответствует переходу непосредственно в сильнонеидеальное плазменное состояние, минуя область ионизованного газа. Это обстоятельство может отразиться на кинетике высокотемпературных фазовых переходов [56],.а также резко исказить привычный вид фазовой диаграммы вещества, приводя к появлению дополнительных областей фазового расслоения и новых экзотических фазовых переходов. [c.361]

Повторим те же шаги для случая, когда Т <Г , т. е. когда а <0. Теперь у нас будет новое положение равновесия = и новое значение энтропии 5, которое приведено в табл. 13.1. В табл. 13.1 указано, что при Т = энтропия непрерывна. Если же мы вычислим теплоемкость, то получим два разных выражения для областей температур, лежащих ниже и выше критического значения, так что при значении Т Тс будет скачок теплоемкости. Такое явление называется фазовым переходо.м второго рода, поскольку терпит разрыв вторая производная свободной энергии. Но так как энтропия остается непрерывной, переход называют также непрерывным фазовым переходом. В статистической физике изучается еще и временной ход параметра порядка. Очень часто из чисто феноменологических соображений принимают, что временной ход параметра порядка дается уравнением вида [c.330]

Критические температуры, соответствующие началу и концу фазовых переходов, определенные методом касательных, отмечены на кривых dt/d-n (см. рис. 5.4) точками 1—4 на стадии нагрева и 5—8 на стадии охлаждения. Для более точного определения температурных интервалов фазовых превращений комплекс позволяет воспроизводить отдельные участки кривой dt/dx в увеличенном масштабе, а также получать сведения о второй производной термического цикла сварки df ldx (рис. 5.5). Преимуществом данного метода является возможность анализа процессов фазовых переходов в подсолидусной области, когда метод дилато-метрирования неприемлем из-за потери устойчивости образцом вследствие подплавления границ зерен. [c.89]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...