Что такое род фазового перехода

Что такое род фазового перехода [c.186]

Из равенства химических потенциалов фаз при переходе веществ из одной фазы в другую следует, что при любом фазовом переходе давление является функцией температуры и поэтому на плоскости Г, р существует кривая фазового превращения. Однако в отличие от кривой равновесия (12.2) для фазового перехода первого рода (рис. 32) кривая для непрерывного перехода не является кривой равновесия (существования) двух фаз, так как при этом переходе новая фаза появляется сразу во всем объеме. Появление новой фазы не сопровождается возникновением поверхностной энергии, и поэтому при непрерывных переходах перегрев или переохлаждение невозможны. [c.238]

Из этого следует также, что в точке фазового перехода второго рода можно пользоваться формулой Клапейрона—Клаузиуса. Однако эта формула в точке фазового перехода второго рода носит чисто формальный характер, так как правая часть ее представляет собой неопределенность вида 0/0. [c.248]

Утверждение о том, что при фазовом переходе первого рода 32 3, эквивалентно утверждению Х О. Таким образом, фазовые переходы первого рода сопровождаются скачкообразным изменением [c.132]

Итак, мы напомнили читателю некоторые основные понятия из теории фазовых переходов термодинамически равновесных систем. Если мы посмотрим на отдельные формулы теории фазовых переходов Ландау, то сразу увидим поразительную аналогию с уравнениями для лазера. В самом деле, выражение (13.11), в котором стоит функция 5 , определяемая формулой (13.10), в точности соответствует функции распределения для лазера (при г = д). Таким образом, потенциал V фиктивной частицы, введенный нами в теории лазера, играет ту же самую роль, что и свободная энергия в теории фазовых переходов систем, находящихся в термодинамическом равновесии. Кроме того, уравнение (13.18) имеет точно такой же вид, как упоминавшееся ранее лазерное уравнение. Главное различие же заключается в том, что д — действительная величина, а амплитуда поля В — комплексная. Но нетрудно перенести понятия критического замедления, критических флуктуаций и нарушения симметрии в теорию лазера. С формальной точки зрения в случае лазера мы наблюдаем точно те же явления, что и при фазовых переходах в условиях теплового равновесия. Существенное различие же в том, что лазер является системой, далекой от термодинамического равновесия. Это — открытая система, в нее постоянно накачивается энергия, и она отдает энергию наружу в виде лазерного излучения. Указанная аналогия носит чисто формальный характер. Мощность накачки, которой определяется ненасыщенная инверсия,— аналог температуры. Можно показать, что мощность излучения соответствует энтропии. Теплоемкость же заменяется дифференциальной эффективностью, т. е. изменением мощности излучения, отнесенным к изменению мощности накачки. Несмотря на формальный характер этой аналогии, исследование свойств лазерного излучения с позиций теории фазовых переходов оказалось весьма плодотворным. Тем более, что существует аналогия не только с фазовыми переходами I рода, но и с фазовыми переходами II рода. При таких переходах возникает петля гистерезиса. В определенных лазерных устройствах подобные фазовые переходы могут быть реализованы. [c.331]

В отличие от фазовых переходов первого рода, таких, как точки плавления или кипения, при фазовых переходах второго рода отсутствует скрытая теплота перехода. Поэтому такие переходы используются лишь как индикатор определенной температуры, а не способ ее поддержания. При затвердевании чистых металлов, которое обсуждается ниже, образец металла будет оставаться при температуре затвердевания, хотя его окружение охлаждается. В случае сверхпроводящих переходов отсутствие скрытой теплоты перехода не создает серьезных проблем. Это объясняется тем, что при низких температурах легко обеспечить необходимую точность терморегулирования, а теплоемкости и теплопроводности материалов таковы, что неоднородности температуры в криостате и инерционность объектов регулирования не создают никаких затруднений. [c.168]

Такие фазовые превращения, которые характеризуются скачками объема, внутренней энергии, энтропии и ряда других параметров, а также конечной теплотой перехода, называют фазовыми переходами первого рода. Помимо них бывают еще фазовые переходы второго рода, при которых энтропия непрерывна и теплота перехода отсутствует, но испытывает скачок, например, производная дЗ/дТ. Мы не будем их касаться. Укажем только для примера, что таким образом парамагнитное вещество переходит в ферромагнитное состояние, а металл —из нормального в сверхпроводящее. [c.123]

Теория Ландау—Гинзбурга п ее обобщения. Следуя общей теории фазовых переходов второго рода, развитой Ландау и Лифшицем [75] Гинзбург и Ландау предположили, что вблизи точки перехода Гкр. разность свободных энергий сверхпроводящей и нормальной фаз может быть разложена в ряд по степеням некоторого параметра упорядочения ш, определяемого таким образом, чтобы ш.= 0 в нормальной фазе и ш=1 в сверхпроводящей фазе при 7 = 0° К (см. п. 4) [c.732]

То пересечения обеих кривых будет точкой фазового перехода при прохождении через Tq вещество изображается точкой на той кривой, которая соответствует меньшим значениям G. При фазовых переходах первого рода пересечение кривых Gi и ( 2 изображено на рис. 28, й. При фазовых переходах второго рода касательные к обеим кривым в точке перехода совпадают (поскольку энтропия выражается производной энергии Гиббса по температуре). При простом касании обеих кривых (рис. 28, переход происходить не может, ибо как при TTq вещество все время находилось бы в одной и той же фазе. Поэтому в точке перехода две кривые, касаясь, пересекаются (рис. 28, в), что приводит к равенству не только первых, но и вторых производных от энергии Гиббса — энтропии и теплоемкости, А это соответствует фазовым переходам не второго, а третьего рода. На этом основании немецкие физики Э. Юсти и М. Лауэ пришли к выводу о невозможности фазовых переходов второго рода. [c.167]

С изменением термодинамических сил, действующих на систему, изменяются различные характеристики фазового перехода первого рода (ФП I рода). Так,, при повыщении температуры и давления в системе жидкость — пар уменьшаются удельная теплота перехода и области метастабильных п неустойчивых состояний (см. рис. 31). Предельным случаем ФП I рода является критический переход. В критическом состоянии спинодаль и бино-даль сливаются в одну точку, удельные объемы фаз становятся одинаковыми, а фазы — тождественными. Критическое состояние определяется тем, что детерминант устойчивости и ИКУ равны нулю Dy = 0, (pP/<3V )t = 0, (<Э7 /55)р = 0. [c.174]

Критическое состояние — это особое состояние вещества. Если исходить из классификации фазовых переходов, то переход от жидкости к пару (или обратно) в критической точке может рассматриваться как фазовый переход второго рода. Действительно, в критической точке обе фазы идентичны, т. е. имеют равные значения объема и энтропии, а так как ц и з представляют собой частные производные от химического потенциала ф по давлению и температуре, то, следовательно, первые производные химического потенциала в критической точке непрерывны что касается вторых производных химического потенциала, то они обращаются в критической точке [c.242]

Для фазовых переходов первого рода (испарение, плавление, сублимация, переход из одной кристаллической модификации в другую и т. д.) характерно скачкообразное изменение энтальпии, что приводит к соответствующей скрытой теплоте перехода ДЯ. Теплоемкость при фазовом переходе первого рода, как правило, изменяется, причем теплоемкость высокотемпературной фазы может быть как больше, так и меньше теплоемкости низкотемпературной фазы. [c.198]

Отличительной особенностью фазовых переходов II рода является то, что при этих переходах состояние тела меняется непрерывным образом. Структурный механизм такого перехода, объясняющий его основные черты, можно наглядно проиллюстрировать на примере перехода параэлектрической в сегнетоэлектрическую фазу в кристалле ВаТЮз. Выше точки перехода (120° С) эти кристаллы являются кубическими, причем атомы Ва расположены в [c.257]

Очевидно, что для таких фазовых переходов работа и теплота равны нулю. В принципе можно представить себе фазовые переходы и более высоких порядков, принимая за порядок фазового перехода номер производной от удельного потенциала, которая оказывается различной для равновесно сосуществующих фаз. Особенности фазовых переходов второго рода будут рассмотрены в 2-8. [c.28]

Экспериментальные данные показывают, что в реальном кристалле изменение теплоемкости в области фазовых переходов связано с влиянием дефектов кристаллической решетки. Наибольшее влияние оказывают термодинамически точечные равновесные дефекты, т. е. вакансии и межузельные атомы, так как они проявляются во всех условиях и притом наиболее значительно. Энергия образования межузельных атомов больше энергии образования вакансий. Поэтому главное значение имеют вакансии. Возрастание теплоемкости кристалла с приближением к точке перехода обусловлено изменением его параметра порядка. Изменение параметра порядка кристалла означает вместе с тем изменение концентрации вакансий, например, при температурах, меньших температуры перехода Т, концентрации вакансий с повышением температуры увеличиваются, а параметр порядка уменьшается, достигая нулевого значения в точке перехода. Изменение параметра порядка происходит скачкообразно при фазовых переходах первого рода и непрерывно при переходах второго рода. [c.238]

Современные представления о фазовых переходах второго рода основаны на высказанной Ландау точке зрения, что эти переходы связаны с изменениями симметрии внутренней структуры теля, происходящими так, что в самой точке перехода симметрия повсюду однозначна и совпадает с симметрией одной из фаз, а именно с наиболее симметричной. В случае фазового перехода первого рода также происходит изменение симметрии тела, однако симметрии обеих фаз не связаны подобным условием. [c.242]

Следует отметить, что приведенное выше выражение для ф формально справедливо также и для фазового перехода первого рода, так как в этом случае параметр порядка менее симметричной фазы в точке перехода отличается от параметра порядка более симметричной фазы (который равен нулю) и достигает нулевого значения скачком. Коэффициент В (р, Т) в точке фазового перехода первого рода имеет отрицательный знак. [c.244]

Возможность использования разложения по г как ф, так и ф обусловлена тем, что при фазовых переходах второго рода плотность в точке перехода не изменяется. [c.244]

Полученное выражение представляет собой, как это видно из сопоставления с выражением (3.26), не что иное, как разложение равенства (р, Т) = (р, Т) в ряд по степеням р — р к Т — на кривой фазовых переходов второго рода. Таким образом, действительно, условие D — О означает равенство химических потенциалов фаз при фазовых переходах второго рода. [c.248]

Приближение среднего поля описывает поведение системы тем хуже, чем сильнее флуктуации, так как в теории среднего поля коррелированные флуктуации параметра порядка не учитываются. Соответственно этому набор критических показателей, вообще неодинаков для различных фазовых переходов. Поэтому универсальность фазовых переходов второго рода надо понимать в том смысле, что для группы определенных фазовых переходов критические показатели одни и те же, причем таких групп может быть несколько. В тех случаях, когда в силу внутренних особенностей системы флуктуации в ней оказываются слабыми, справедлива теория Ландау, и критические показатели будут иметь значения, вытекающие из этой теории. Последнее справедливо очевидно для сверхпроводящих переходов и для фазовых переходов в некоторых сегнетоэлектриках. [c.254]

Если НфО, то правая часть не равна нулю. Поэтому =5 = Ф s т. е. при наличии магнитного поля переход в сверхпроводящее состояние представляет собой фазовый переход первого рода. Так как энтропия высокотемпературной фазы (в данном случае нормальной) всегда больше, чем низкотемпературной (т. е. сверхпроводящей), то левая часть рассматриваемого выражения отрицательна. Следовательно, И (дН/дТ) К Q. Это означает, что с повышением напряженности магнитного поля температура перехода понижается. [c.255]

Таким образом установлено, что на характер распределения остаточных напряжений I рода большое влияние оказывает плотность мощности лазерного излучения, причем при малых плотностях мощности (нагрев без фазового перехода) у поверхности появляются растягивающие напряжения. [c.87]

Теоретические и экспериментальные работы по определению коэффициентов конденсации [19, 20] показывают, что в них учитываются различные факторы. В первую очередь следует отметить значительное влияние на коэффициент конденсации энергетического состояния молекул пара и жидкости, а также изменений энергетического состояния при фазовом переходе. Такое влияние любого рода энергетических воздействий на молекулы испаряющегося вещества отмечено во многих работах (например, влияние рентгеновского облучения [21], присутствие катализаторов [22] и т. д.). Несомненно также влияние структуры поверхности жидкости, на которой осуществляется конденсация. [c.229]

Отсюда очевидно, что при = О (т. е. при Т = Т ) теплота фазового перехода обращается в нуль (как показывает опыт, величина dHJdT при любых температурах сохраняет конечное значение). Таким образом, на кривой перехода во всех ее точках при Т<.Т имеет место обычный фазовый переход первого рода. Напомним, что отличительным признаком фазового перехода первого рода является скачкообразное изменение в точке перехода первых производных от термодинамического потенциала системы (т. е. [c.122]

При структурном подходе к проблеме говорят, что в результате фазовых переходов, как правило, происходит изменение симметрии системы, которое характеризуется так называемым параметром порядка. Последний обычно выбирают таким образом, чтобы он был равен нулю по одну сторону фазового перехода. Например, для ферромагнетика параметром порядка служит спонтанная намагниченность, для сегнетоэлектрика — спонтанная электр ческая поляризация, для сплавов — доля упорядочившихся атомов. В системах жидкость жидкость или жидкость — пар симметрия не изменяется. В этом случае за параметр порядка, условно принимают разность плотностей сосуществующих фаз. Деление фазовых переходо на два рода несколько условно, так как, например, в жидкокристаллических системах извХ С ны фазовые переходы первого рода, очень близкие к фазовым переходам второго рода, переходы с малым скачком параметра порядка и малыми теплотами при сильно развитых флуктуациях. [c.194]

Что касается критической точки К, то в ней на первый взгляд, казалось бы, не происходит ничего особенного. Однако эта точка, в которой исчезает фазовый переход первого рода, очень необычна. В ней обращается в бесконечность изотермическая сжимаемость вещества, становятся аномально большими флуктуации плотности и творятся другие мелкие безобразия. Изучение таких и подобных этим критических явлений составл5 ет предмет бурно развивающейся в последнее время главы статистической физики. Но мы не будем на них останавливаться, отсылая читателя к прекрасному популярному обзору В.Л.Покровского. [c.126]

В физике гетерогенных систем при описании различных физических явлений (перколяциа, фазовые переходы, диффузия, перенос, разрушение материалов - все эти процессы связаны со свойствами поверхностных переходных слоев) необходимо введение многочисленных фрактальных размерностей, что приводит к мультифрактальному подходу к решению задач такого рода, [c.297]

Дальнейший анализ, последовательное проведение которого выходит за рамки данной книги (с ним можно познакомиться в [55]), показывает, что поскольку рассматриваемый переход непрерывен, то в точке фазового перехода как исходная, так и ко-яечная фаза теряют свою устойчивость относительно бесконечно малых флуктуаций внутренних параметров и становятся абсолютно неустойчивыми. Это значит, что точка фазового перехода II рода является одновременно и температурой абсолютной потери устойчивости соответствующих фаз. В связи с этим более симметричная фаза устойчива толшо вьше Тс и неустойчива ниже Тс, менее симметричная фаза устойчива ниже Тс и неустойчива выше Тс. Вследствие этого при таких переходах оказывается невозможным возникновение метастабильного состояния из-за пере- [c.259]

Теория фазовы.х переходов, особенно фазовых переходов первого рода, для нефтяной и газовой промышленности имеет большое значение. Фазовые переходы имеют место при разработке нефтяных и газоконденсатных место-(зождений, при транспорте и переработке нефтепродуктов. С теорией фазовых переходов связана такая большая проблема, как нефтеотдача пластов. Дело в том, что при данной пластовой температуре снижение давления в пласте при разработке месторождения приводит к дополнительному образованию фаз и при определенном их сочетании (газ жидкость) может способствовать притоку нефти к скважине. Однако в природе существуют скопления углеводородов самого разнообразного состава, находящихся в различных пластовых условиях. Поэтому каждая пластовая система представляет собой самостоятельную проблему для разработки. Даже нефть по мере отбора ее из данного пласта будет отличаться по своим свойствам от нефти, которая в пласте остается. Вместе с тем исходя из общей теории фазовых переходов можно утверж,дать, что за счет изменения фазового состояния системы можно увеличить приток нефти к скважине и тем самым обеспечить повышение нефтеотдачи пластов. [c.96]

Производная (dp/dv)s не равна нулю в точке фазового перехода второго рода, так как в противном случае в выражении для D первый член, а учитывая, что0>0, и второй должны быть равны нулю, что обусловливает обращение всех частных производных, составляющих D, в нуль. Этот случай характерен только для критической точки. Поэтому при фазовом переходе второго рода (когда Ср—>оо, (др/до) фО) 0=0. [c.246]

Поэтому из равенства 0 = 0 следует, что (dpldv)-]- = 0. Таким образом, в любой точке фазового перехода второго роДа (т. е. на линии фазовых переходов второго рода) [c.246]

Так как в точке фазового перехода второго рода сл1 =5 оо, а (дН/dM)s Ф >5>ьО, то обращение D в этой точке в ноль обусловлено тем, что второй член квадратной скобки достигает в точке фазового перехода второго рода значения, равного мннус единице. Теплоемкость сн, параметр порядка М несимметричной фазы и восприимчивость дМ1дН)т изменяются с приближением к точке фазового перехода по степенным зависимостям (Т — Т)" . Т — Т) , Т — ТУ . Поэтому член Т / дМ 2 I/ дМ , [c.251]

Если провести линии фазовых переходов второго и первого рода на плоскости р—Т, то ясно, что кривая фазового перехода второго рода не может оканчиваться в какой-либо точке этой плоскости, она должна непрерывным образом переходить в кривую фазового перехода первого рода, так как производные dvIdT, dsldT, dvldp и т. д. не претерпевают скачков при фазовых переходах второго рода. Так, если бы на кривой плавления имелась критическая точка, то выше этой точки должна располагаться линия фазовых переходов второго рода. Однако, как уже отмечалось выше, критической точки на кривой плавления не существует. [c.257]

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]

Универсальность критических явлений проявляется в том, что критические показатели оказываются одинаковыми для всех веществ. Напомним, что критических показаталеи, определяющих зависимость различных свойств вещества от температуры и даиления в окрестности критической точки, так же как и вблизи точки фазового перехода второго рода, всего восемь, причем онн связаны шестью уравнениями, так что независимых критических показателей только два. Этот результат эквивалентен выводу о том, что число индивидуальных констант, характеризующих термодинамические свойства данного конкретного вещества и отличающих его от других веществ, равно двум. Индивидуальные константы входят в основные термодинамические уравнения вещества остальные содержащиеся в этих уравнениях константы относятся к числу универсальных. Основными термодинамическими уравнениями, определяющими критическую точку, являются уравнения (3.63) и (3.64) и уравнение состояния вместо первых двух уравнений могут быть взяты любые два их следствия, В этих уравнениях содержатся лишь две индивидуальные константы. Но две индивидуальные константы могут быть выражены одинаковым образом для всех веществ через критические параметры у , Тц, а сами уравнения приведены к безразмерному виду и будут представлять собой [c.276]

На основании изложенной теории диффузии внедренных атомов в упорядочивающихся сплавах с гране-центрировапной решеткой типа АпСпз можно сделать вывод о том, что благодаря наличию в таких сплавах при Т = То фазового перехода первого рода упорядочение сопровождается более резко выраженным изменением коэффициента диффузии, чем в рассмотренных сплавах с ОЦК решеткой. [c.317]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...