Термодинамическое описание фазового перехода

Влияние внешних условий на фазовые переходы в сегнетоэлектриках и антисегнетоэлектриках. Приведенное выше термодинамическое описание фазовых переходов справедливо при отсутствии на кристалле внешних электрических полей и механических воздействий. Здесь будет кратко рассмотрено их влияние на фазовые переходы. [c.70]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА [c.43]

Термодинамическое описание фазового перехода [c.45]

Теория, основанная на чисто термодинамических соображениях, оказывается недостаточной для полного описания процесса конденсации, за исключением тех случаев, когда поток находится все время в состоянии термодинамического равновесия. Это связано с тем, что в термодинамике фазовых превращений рассматривается не ход этих превращений во времени, а лишь равновесие между исходной и новой фазами. Кроме того, предполагается, что последняя достигла полного равновесия и что поверхность раздела между объемом и фазами плоская. При этом под температурой перехода подразумевается температура, при которой обе фазы могут оставаться в равновесии долгое время, а не температура, при которой процесс фактически начинается. С формальной точки зрения это означает, что как только парциальный потенциал одной из фаз, например жидкости, окажется выше, чем потенциал другой фазы, например газа, должен будет произойти фазовый переход, в данном случае испарение жидкости. [c.24]

Отмеченная аналогия между критической точкой и фазовым переходом II рода могла бы быть лишь любопытной, если бы не оказалось, что существует универсальное описание термодинамических свойств веществ вблизи фазовых переходов II рода различной природы. Физическая причина обнаруженной универсальности— взаимодействие сильно развитых флуктуаций. [c.14]

Проведенное исследование показывает, что система уравнений Лоренца (1.1)-( 1.3) позволяет представить основные особенности фазового перехода. Термодинамическое описание достигается использованием зависимости V ri) синергетического потенциала от величины параметра порядка. В случае фазового перехода второго рода эта зависимость имеет вид (1.8), и ее характер определяется параметром внешнего воздействия [c.41]

Элементы термодинамики. Фазовые переходы в сегнетоэлектриках с возникновением (исчезновением) спонтанной поляризации можно трактовать с позиций зависимости энергии кристалла от температуры. Для описания этой энергии используются термодинамические функции свободной энергии, внутренней энергии, термодинамического потенциала, энтальпии и пр. Отличаются эти функции друг от друга тем, что они зависит от различных параметров (механические напряжения и механические деформации, электрическое поле и электрическая индукция, электрическая поляризация, температура и энтропия и т. д.). [c.64]

Следует отметить, что возможность такого разложения отнюдь не является очевидной. Точка перехода является особой точкой для термодинамических функций веш ества, и разложение, вероятно, идет по каким-то дробным степеням ф р. Тем не менее ввиду отсутствия в настояш ее время полной теории фазовых переходов второго рода мы будем пользоваться разложением (6.6) как даюш им качественно правильное описание явлений вблизи точки перехода. [c.684]

Как уже отмечалось в томе 1, гл. 1, 6, п. к) в разделе, посвященном термодинамическому описанию критических явлений, основой всего подхода является интуитивно улавливаемая общность критических явлений (мы здесь включаем в них и Л-переходы), происходящих в системах, внешне совершенно не похожих друг на друга. С одной стороны, это неупорядоченные системы (критические явления в системах жидкость-газ, А-переход в жидком Не , фазовые переходы в моделях с пространственно размазанным спиновым моментом и т.д.), с другой — дискретные системы, моделирующие явления в твердых телах (магнетики различных типов, сплавы, модели решетчатых газов, рассматривающиеся как мостик для перехода к более реалистичным газ-жидкостным системам, и т. п.). Доверяя этой интуиции, мы рассматриваем, если это по каким-либо причинам оказывается удобным, одни вопросы с точки зрения непрерывных систем, другие — с точки зрения дискретных, полагая, что результаты такого рассмотрения относятся к тем и другим. Но эта универсальность подхода не есть символ веры, ей находятся и физические основания в области 9 вс радиус корреляции, являющийся характерной масштабной единицей длины в рассматриваемых условиях, значительно превышает по величине как среднее расстояние между частицами (в твердых телах — постоянную решетки) Л, > о = /vJn, так и радиус взаимодействия R Ro, поэтому общий характер поведения систем в этой области нечувствителен к деталям потенциалов взаимодействия частиц друг с другом Ф(г,у) или /(гу) = I i, j) (напомним, что сами значения критических параметров непосредственно определяются через это взаимодействие, как это мы видели на примере газа Ван дер Ваальса и ферромагнетика Изинга). [c.360]

В последние годы существенно развилась и сформировалась статистическая теория неравновесных процессов, основы которой были заложены еще Больцманом более ста лет назад (см., например, [5—9]). При этом удается дать единое изложение статистических методов описания неравновесных диссипативных процессов на всех возможных уровнях кинетическом, гидродинамическом, диффузионном, химической кинетики, термодинамическом. Во всех случаях (при переходе от полного динамического онисания на основе обратимых уравнений классической или квантовой механики к неполному статистическому описанию) устанавливаются соответствующие диссипативные уравнения для макроскопических, коллективных переменных. На основе этих уравнений в открытых системах описываются и различные неравновесные фазовые переходы, приводящие к образованию диссипативных структур на разных стадиях процессов самоорганизации. Тем самым современная статистическая теория неравновесных процессов является и фундаментом и одновременно основным рабочим инструментом синергетики. [c.7]

Постоянные а и Ь, которые для различных газов имеют различные же значения, как мы видим, выпали, и если бы все неидеальные системы описывались уравнением Ван-дер-Ваальса (или еще каким-либо уравнением, содержащим только два параметра), то мы получили бы универсальное для всех них описание с помощью уравнений и соотношений в безразмерных переменных я, ф, тг (которые можно было бы просто протабулировать на все случаи жизни), причем какое-либо одно состояние этой безразмерной системы соответствовало бы различным по в, р и V соответственным состояниям реальных газов. Этот закон подобия, или, как его называли раньше, закон соответственных состояний, конечно, остается неосуществимой мечтой, так как двух параметров, как оказалось, слишком мало для реальной идентификации даже какого-либо отдельного класса термодинамических систем (в которых к тому же возможны фазовые переходы). [c.259]

Как уже отмечалось в гл. I, 6, п. к) в разделе, посвященном термодинамическому описанию критических явлений, основой всего подхода является интуитивно улавливаемая общность критических явлений (мы здесь включаем в них и Л-переходы), происходящих в системах, внешне соверщенно не похожих друг на друга. С одной стороны, это неупорядоченные системы (критические явления в системах жидкость—газ, Л-переход в жидком Не", фазовые переходы в моделях с пространственно размазанным спиновым моментом и т. д.), с другой — дискретные системы, моделирующие явления в твердых телах (магнетики различных типов, сплавы, модели решетчатых газов, рассматривающиеся как мостик для перехода к более реалистичным газ-жидкостным системам, и т. п.). Доверяя этой интуиции, мы рассматриваем, если это по каким-либо причинам оказывается удобным, одни вопросы с точки зрения непрерывных систем, другие — с точки зрения дискретных, полагая, что результаты такого рассмотрения относятся к тем и другим. Но эта универсальность подхода не есть символ веры, ей находятся и физические основания в области 0 0с радиус корреляции, являющийся характерной масштабной единицей длины в рассматриваемых условиях, значительно превышает по величине как среднее расстояние между частицами [c.703]

Переход из одного уровня энергии активации к другому есть неравновесный фазовый (кинетический) переход, включающий переходы термодинамическая -> динамическая термодинамическая самоорганизация структур. Это позволяет использовать подходы синергетики для описания кинетики различных физико-химических процессов с единых позиций. [c.191]

В первой части (гл. 1—11) освещены известные, классические представления о строении кристаллов и. их свойствах. Изложены основные положения о симметрии кристаллов и о типах кристаллических решеток. Далее автор переходит к описанию термических и калорических свойств кристаллов и квантовомеханическому расчету теплоемкости кристаллов по Эйнштейну и Дебаю. В книге подробно развит термодинамический метод анализа важнейших свойств кристаллов, в особенности, для определения условий фазовых равновесий и полиморфных превращений. Последовательная термодинамическая трактовка проходит через все разделы книги и составляет в известном смысле ее логический стержень. Наряду с термодинамическими расчетами в ряде случаев используются методы, основанные на приближенной оценке межатомных взаимодействий. В этих главах сообщаются также элементарные сведения о кинетических закономерностях важнейших процессов, происходящих в кристаллах, в том числе—о процессах диффузии. Наконец, дается представление о реальной структуре кристаллов и о видах структурных дефектов. [c.11]

Приведенная схема описания поведения систем в области критической точки откровенно феноменологична. Являясь всего лишь фубо асимптотической, она уже прижилась в научной литературе, приобрела качество общепринято языка и, как мы увидим далее, получила последующее развитие. Понятно также, что можно было бы установить и другую систему этого описания, но где отыскать того авторитетнейшего мэтра теоретической физики, который, отдыхая от трудов по развитию микроскопической теории, занялся бы феноменологическими построениями в области термодинамической теории фазовых переходов и не пожалел бы усилий, чтобы переломить уже установившуюся традицию [c.133]

С математической точки зрения наиболее простая схема описания самоорганизующейся системы представляется известной схемой Лоренца [7]. Она представляет три дифференциальных уравнения, выражающие скорости Г], к, S изменения величин rj, h, 5 через их значения. Характерная особенность этих выражений состоит в том, что все они содержат диссипативные слагаемые, величины которых обратно пропорциональны соответствующим временам релаксации r,j,Ti Ts. Обычно при исследовании термодинамики фазового перехода принимается адиабатическое приближение г/,, < г,,, означающее, что в ходе своей эволюции сопряженное поле h t) и управляющий параметр 5(i) изменяются настолько быстро, что успевают следовать за медленным изменением параметра порядка ri(t) [1]. При этом эволюция системы описывается уравнением Ландау—Халатникова, в котором роль свободной энергии играет синергетический потенциал. В результате синергетический подход сводится к феноменологической схеме фазового перехода. Отличие состоит в том, что в синергетических системах процесс самоорганизации происходит в области больших значений управляющего параметра 5, а в термодинамических — в низкотемпературной. Таким образом, величина S не сводится к температуре. Кроме того, если для термодинамических систем температура среды совпадает с ее значением для термостата, то для синергетических отрицательная обратная связь между параметром [c.19]

Наличие сильного коллективного взаимодействия затрудняет последовательное теоретическое описание вещества в этом этом диа пазоне параметров, и здесь предложен ряд эвристических моделей, описывающих отдельные эффекты в относительно узких частях фазовой диаграммы. Основным качественным результатом большинства моделей является указание на возможность потери термодинамической устойчивости и расслоения сильнонеидеальной плазмы на новые экзотические фазы, что существенно исказило бы привычный вид фазовой диаграммы металлов. Проведенные эксперименты показали отсутствие заметных скачков термодинамических функций или каких-либо гидродинамических аномалий, которые можно было бы интерпретировать как специфические плазменные фазовые превращения. Подчеркнем, что обсуждаемые в литературе плазменные фазовые переходы наиболее вероятны именно в исследованном диапазоне параметров, так как увеличение температуры и уменьшение плотности больцмановской плазмы, а также увеличение давления вырожденной плазмы приводит к относительному уменьшению эффектов неидеальности. К такому же выводу относительно плазменных фазовых переходов пришли недавно и американские исследователи [62, 63]. [c.371]

В гл. 6 (авторы П. Эгельстаф и Дж. Ринг) анализируются экспериментальные данные, касающиеся критической области. Развитие экспериментальных методов и теории позволило поднять на новый, более высокий уровень исследование фазовых переходов вообще и критаческих явлений в частности. За последние годы явления в критической области подверглись интенсивному и всестороннему изучению. Установлена связь между межмолекулярным взаимодействием и параметрами критической точки, исследованы влияние гравитационного поля на развитие флуктуаций вблизи критической точки, скорость распространения и поглощение ультразвука, сжимаемость, теплоемкость, диффузия, поверхностное натяжение и другие свойства. Полученные данные свидетельствуют о непригодности классического термодинамического уравнения состояния для описания поведения вещества вблизи критической точки. Эти вопросы рассмотрены в данной главе, однако авторы, естественно, осветили их с позиций задач настоящей книги, сконцентрировав внимание на критических явлениях в простых жидкостях. Читателю, желающему познакомиться с современной проблематикой физики фазовых переходов и критических явлений, следует обратиться, например, к книгам Р. Браута [6] и М. Фишера [7]. Кроме того, в издательстве Мир выходят в свет новые монографии по этой тематике [8,9]. [c.7]

Сложность превран ения А->М и его недостаточная изученность являются причинами стремления к аналитическому описанию процесса с общих позиций кинетики фазовых переходов. Кинетические уравнения превращения являются нелипейными, поскольку с изменением объема новой фазы У меняются стимулы к ее росту (свободная энергия системы Af(У) или термодинамический потенциал АО(У)). Очевидно, что корректные результаты могут быть получены лишь иа основе правильного описания Ai (F) (или AG(1/). В известных работах [1, 2, 3 и др.] выигрыш свободной энергии представляют в виде [c.497]

Теория топологического беспорядка значительно сложнее теории беспорядка замещения в правильной решетке. Как показано в гл. 2, даже исходная задача об описании жидкости или стекла аналитическими формулами еще не решена удовлетворительно. Поэтому мечта о строгой математической теории топологических фазовых переходов (например, таяния или испарения) еще очень далека от осуществления. Большинство методов, рассматриваемых в этой главе, либо чисто феноменологические, либо основываются на математических допущениях, заточность которых нельзя ручаться. Б термодинамической теории жидких смесей ( 2.13) указанные недостатки столь очевидны, что в данной главе мы вовсе не будем рассматривать такие системы. [c.249]

До сих пор мы рассмотрели ряд типичных явлений, пренебрегая шумами, т. е. влиянием флуктуаций на систему. Однако в последние годы стало ясно, что именно в критических точках, т. е. там, где система изменяет свое макроскопическое изменение, флуктуации играют решающую роль. Фундаментальные законы теоретической физики позволяют утверждать, что там, где происходит диссипация, должны быть и флуктуации. Следовательно, при рассмотрении физических, химических, биологических, механических или электрических систем пренебрегать флуктуациями не следует, по крайней мере если речь идет о системах, достаточно близких к критическим точкам. Для фазовых переходов систем, находящихся в состоянии термодинадшческого равновесия, адекватный учет флуктуаций был давно стоявшей проблемой, разрешить которую удалось лишь недавно методом ренормгруппы. В этой книге нас интересуют неустойчивости физических и химических систем, находящихся далеко от состояния термодинамического равновесия, и некоторых других систем. В этом круге явлений флуктуации играют не менее важную роль и описание их требует новых подходов. Например, принцип подчинения, с которым мы познакодш-лись в разд. 1.13, по-видимому, позволяет учесть флуктуации (см. гл. 7), и уравнения для параметров порядка следует решать при адекватном включении флуктуаций (гл. 10). Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что флуктуации превращают явления и проблемы бифуркаций (достаточно трудные сами по себе) в еще более сложные явления и соответственно еще более трудные проблемы неравновесных фазовых переходов. [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...