Фазовий перехід

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Номенклатура фазових переходів.
Типова діаграма фазових переходів.

Фа́зовий перехі́д у фізиці означає таку трансформацію внутрішньої структури речовин, при якій відбувається різкий стрибок певної фізичної характеристики системи, викликаний малою зміною іншої характеристики. Розрізняють фазові переходи першого і другого роду.

Перехід речовини з однієї термодинамічної фази до іншої у разі зміни зовнішніх умов.

Класифікація[ред.ред. код]

При фазових переходах першого роду поглинається або виділяється прихована теплота.

Фазові переходи другого роду відбуваються без поглинання чи виділення тепла. Така сучасна класифікація дещо відрізняється від класифікації Еренфеста, який назвав фазовими переходами першого роду переходи, при яких стрибком міняються перші похідні від вільної енергії, а фазовими переходами другого роду ті, при яких стрибком міняються, відповідно другі похідні від вільної енергії. Інші, відмінні від вільної енергії термодинамічні потенціали, наприклад, внутрішня енергія або ентальпія при фазових переходах першого роду міняються стрибком. Недоліком класифікації Еренфеста є те, що при деяких фазових переходах похідні від вільної енергії прямують до нескінченності, наприклад теплоємність при фазовому переході до феромагнітного стану.

Існування фазових переходів більш ніж другого порядку до цих пір експериментально не доведено[1][2][3][4]. Теоретичний аналіз не дає підстав вважати фазові переходи вищих порядків принципово неможливими (бозе-конденсація для газу вільних бозонів є прикладом фазового переходу третього роду в [[Термодинамічна система|віртуальній термодинамічній системі[5], але вже для фазового переходу третього роду умови рівноваги накладають настільки сильні обмеження на властивості речовини, що такі переходи представляються якщо і здійсненними в принципі, то вкрай рідко реалізованими[1].

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

Приклади[ред.ред. код]

Прикладами фазових переходів першого роду є зміна агрегатного стану:


Прикладами фазових переходів другого роду є:

Динаміка фазових переходів[ред.ред. код]

Як сказано вище, під стрибкоподібною 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 об'єм і її повну внутрішню енергію. Ця зміна завжди відбувається з якоюсь скінченною швидкістю, а значить для того, щоб «покрити» весь розрив в густині або питомій внутрішній енергії, нам потрібен якийсь час. Протягом цього часу фазовий перехід відбувається не відразу у всьому об'ємі речовини, а поступово. При цьому в разі фазового переходу першого роду виділяється (або поглинається) певна кількість енергії, яка називається теплотою фазового переходу. Для того, щоб фазовий перехід не зупинявся, потрібно безперервно відводити (або підводити) це тепло, або компенсувати його здійсненням 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.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.