imported>Retimuko: стилевые правки

2025-02-07T04:01:22Z

стилевые правки

Новая страница

{{Фазовые переходы}}
'''Фа́зовый перехо́д''' (фазовое превращение) в [[Классическая термодинамика|термодинамике]] — переход вещества из одной [[термодинамическая фаза|термодинамической фазы]] в другую при изменении внешних условий. С точки зрения движения системы по [[фазовая диаграмма|фазовой диаграмме]] при изменении её интенсивных параметров ([[температура|температуры]], [[давление|давления]] и т. п.), фазовый переход происходит, когда система пересекает линию, разделяющую две фазы. Поскольку разные термодинамические фазы описываются различными [[уравнение состояния|уравнениями состояния]], всегда можно найти величину, которая скачкообразно меняется при фазовом переходе.

Поскольку разделение на термодинамические фазы — более мелкая классификация состояний, чем разделение по [[агрегатное состояние|агрегатным состояниям]] вещества, то далеко не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. Но любая смена агрегатного состояния есть фазовый переход.

Наиболее часто рассматриваются фазовые переходы при изменении температуры, но при постоянном давлении (как правило равном 1 атмосфере). Именно поэтому часто употребляют термины «точка» (а не линия) фазового перехода, температура плавления и т. д. Фазовый переход может происходить и при изменении давления, и при постоянных температуре и давлении, но и при изменении концентрации компонентов (например, появление [[кристалл]]иков [[соли]] в [[раствор]]е, который достиг насыщения).

== Классификация фазовых переходов ==
[[Файл:Фазовые переходы первого рода на фазовой диаграмме.svg|мини|360пкс|Фазовые переходы первого рода на фазовой диаграмме]]
При [[Фазовые переходы первого рода|'''фазовом переходе первого рода''']] скачкообразно изменяются самые главные, первичные параметры: [[удельный объём]], количество запасённой [[внутренняя энергия|внутренней энергии]], [[концентрация частиц|концентрация]] компонентов и т. п.
Имеется в виду скачкообразное изменение этих величин при изменении температуры, давления и т. п., а не скачкообразное изменение во времени (насчёт последнего см. ниже раздел '''Динамика фазовых переходов''').

Наиболее распространённые примеры '''фазовых переходов первого рода''':
* [[плавление]] и [[кристаллизация]]
* [[испарение]] и [[конденсация]]
* [[сублимация (физика)|сублимация]] и [[десублимация]]

При [[Фазовые переходы второго рода|'''фазовом переходе второго рода''']] плотность и внутренняя энергия не меняются, так что невооружённым глазом такой фазовый переход может быть незаметен. Скачок же испытывают их производные по температуре и давлению: теплоёмкость, коэффициент теплового расширения, различные восприимчивости и т. д.

Фазовые переходы второго рода происходят в тех случаях, когда меняется [[Симметрия (физика)|симметрия]] строения вещества (симметрия может полностью исчезнуть или понизиться). Описание фазового перехода второго рода как следствие изменения симметрии даётся [[теория Ландау|теорией Ландау]]. В настоящее время принято говорить не об изменении симметрии, но о появлении в точке перехода ''[[Параметр порядка|параметра порядка]].'' Величина параметра порядка определяется таким образом, чтобы её значение в несимметричной фазе было отлично от нуля, и равнялось нулю в симметричной фазе. Другими словами, симметрия тела повышается, когда строго выполнено равенство <math>\eta=0</math>. Если же есть сколь угодно малое отклонение параметра порядка от нуля, то это свидетельствует о понижении симметрии. В случае непрерывного стремления <math>\eta</math> к нулю, речь идёт о фазовых переходах II рода. Непрерывное изменение состояния в точке фазового перехода второго рода влечёт за собой непрерывное изменение [[Термодинамическая функция состояния|термодинамических функций]] в этой же точке.

Наиболее распространённые примеры фазовых переходов второго рода:
* прохождение системы через [[критическая точка (термодинамика)|критическую точку]]
* переход [[парамагнетик]]-[[ферромагнетик]] или парамагнетик-[[антиферромагнетик]] (параметр порядка — [[намагниченность]])
* переход металлов и сплавов в состояние [[сверхпроводимость|сверхпроводимости]] (параметр порядка — плотность сверхпроводящего конденсата)
* переход [[жидкий гелий|жидкого гелия]] в [[сверхтекучесть|сверхтекучее состояние]] (параметр порядка — плотность сверхтекучей компоненты)
* переход [[аморфные материалы|аморфных материалов]] в [[стеклообразное состояние]]

Существование фазовых переходов более чем второго порядка до сих пор экспериментально не подтверждено{{sfn|Алешкевич В. А., Молекулярная физика|2016|с=241}}{{sfn|Гухман А. А., Об основаниях термодинамики|2010|с=300}}{{sfn|Карякин Н. В., Основы химической термодинамики|2003|с=210}}{{sfn|Полторак О. М., Термодинамика в физической химии|1991|с=131}}{{sfn|Новиков И. И., Термодинамика|1984|с=249}}. Теоретический анализ не даёт оснований считать фазовые переходы высших порядков принципиально невозможными{{sfn|Алешкевич В. А., Молекулярная физика|2016|с=241}} ([[Конденсат Бозе — Эйнштейна|бозе-конденсация]] для [[Бозе-газ|газа]] свободных [[бозон]]ов представляет собой пример фазового перехода третьего рода в [[Термодинамическая система|виртуальной термодинамической системе]]{{sfn|Румер Ю. Б., Рывкин М. Ш., Термодинамика, статистическая физика и кинетика|2000|с=270}}), но уже для фазового перехода третьего рода условия равновесия налагают столь сильные ограничения на свойства вещества, что такие переходы представляются если и осуществимыми в принципе, то крайне редко реализуемыми{{sfn|Гухман А. А., Об основаниях термодинамики|2010|с=300}}.

В последнее время широкое распространение получило понятие [[квантовый фазовый переход]], то есть фазовый переход, управляемый не классическими тепловыми [[флуктуации|флуктуациями]], а квантовыми, которые существуют даже при [[абсолютный ноль температур|абсолютном нуле температур]], где классический фазовый переход не может реализоваться вследствие [[теорема Нернста|теоремы Нернста]].

== Динамика фазовых переходов ==
Как сказано выше, под скачкообразным изменением свойств вещества имеется в виду скачок при изменении температуры и давления. В реальности же, воздействуя на систему, мы изменяем не эти величины, а её объем и её полную внутреннюю энергию. Это изменение всегда происходит с какой-то конечной скоростью, а значит для того, чтобы «покрыть» весь разрыв в плотности или удельной внутренней энергии, нам требуется некоторое конечное время. В течение этого времени фазовый переход происходит не сразу во всём объёме вещества, а постепенно. При этом в случае фазового перехода первого рода выделяется (или забирается) определённое количество энергии, которая называется '''[[Теплота фазового перехода|теплотой фазового перехода]]'''. Для того, чтобы фазовый переход не останавливался, требуется непрерывно отводить (или подводить) это тепло, либо компенсировать его совершением работы над системой.

В результате, в течение этого времени точка на фазовой диаграмме, описывающая систему, «замирает» (то есть давление и температура остаются постоянными) до полного завершения процесса.

== Примечания ==
{{Примечания}}

== Литература ==
* {{книга|автор =Алешкевич В. А.|заглавие =Молекулярная физика|ответственный= |издание= |место =М.|издательство = Физматлит|год = 2016|том= |страниц = 308|серия =Университетский курс общей физики|isbn =978-5-9221-1696-1|ref =Алешкевич В. А., Молекулярная физика}}
* ''Базаров И. П.'' [http://elibrary.sgu.ru/uch_lit/554.pdf Термодинамика.] — СПб.: Издательство Лань, 2010. — 384 с.
* ''Базаров И. П.'' Заблуждения и ошибки в термодинамике. Изд. 2-е испр. — {{М}}: Едиториал УРСС, 2003. 120 с.
* {{книга|автор =[[Гухман, Александр Адольфович|Гухман А. А.]]|заглавие =Об основаниях термодинамики|издание =2-е изд., испр|место =М.|издательство =Изд-во ЛКИ|год =2010|том= |страниц = 384|серия= |isbn = 978-5-382-01105-9|ref =Гухман А. А., Об основаниях термодинамики}}
* {{книга|автор =Карякин Н. В.|заглавие= Основы химической термодинамики|ответственный= |издание= |место= М.|издательство= Академия|год= 2003|том= |страниц= 463|серия= Высшее профессиональное образование|isbn= 5-7695-1596-1|ref =Карякин Н. В., Основы химической термодинамики}}
* ''Квасников И. А.'' Термодинамика и статистическая физика. Т.1: Теория равновесных систем: Термодинамика. — Том.1. Изд. 2, испр. и доп. — {{М}}: УРСС, 2002. 240 с.
* {{книга|автор =[[Новиков, Иван Иванович|Новиков И. И.]]|заглавие =Термодинамика|издание= |место =М.|издательство =Машиностроение|год =1984|том= |страниц =592|серия= |isbn = |ref =Новиков И. И., Термодинамика}}
* {{книга|автор = Полторак О. М.|заглавие =Термодинамика в физической химии |издание= |место =М.|издательство =Высшая школа|год =1991|том= |страниц =320|серия= |isbn =5-06-002041-X|ref =Полторак О. М., Термодинамика в физической химии}}
* {{книга|автор =[[Румер, Юрий Борисович|Румер Ю. Б.]], Рывкин М. Ш. |заглавие = Термодинамика, статистическая физика и кинетика |ответственный= |издание =2-е изд., испр. и доп|место = Новосибирск|издательство = Изд-во Носиб. ун-та|год =2000|том= |страниц =608|серия= |isbn =5-7615-0383-2|ref =Румер Ю. Б., Рывкин М. Ш., Термодинамика, статистическая физика и кинетика}}
* {{книга | автор = Паташинский А. З., [[Покровский, Валерий Леонидович|Покровский В. Л.]]| часть = | заглавие = Флуктуационная теория фазовых переходов| оригинал = | ссылка = | издание = 2-е | место = {{М}}| издательство = Наука| год = 1982 | страниц = 382 }}
* [[Гуфан, Юрий Михайлович|Гуфан Ю. М.]]. Термодинамическая теория фазовых переходов. — Ростов н/Д: Издательство Ростовского университета, 1982. — 172 с.
* [[Синай, Яков Григорьевич|Синай Я. Г.]] Теория фазовых переходов. — М., Наука, 1980. — 208 с.

{{Состояния материи}}
{{Термодинамика}}

[[Категория:Фазовые переходы|*]]
[[Категория:Статистическая механика]]

Фазовый переход - История изменений

imported>Retimuko: стилевые правки