आप पहले प्रकार के कौन से चरण संक्रमण जानते हैं। चरण संक्रमण

एक अवस्था से दूसरी अवस्था में पदार्थ का संक्रमण प्रकृति में एक बहुत ही सामान्य घटना है। केतली में पानी उबालना, सर्दियों में नदियों का जमना, धातु का पिघलना, गैसों का द्रवीकरण, गर्म होने पर फेराइट का विमुद्रीकरण आदि। ऐसी घटनाओं से सटीक रूप से संबंधित हैं, जिन्हें चरण संक्रमण कहा जाता है। चरण संक्रमण के समय किसी पदार्थ की विशेषताओं के गुणों और विशेषताओं (विसंगतियों) में तेज बदलाव से चरण संक्रमण का पता लगाया जाता है: गुप्त गर्मी की रिहाई या अवशोषण द्वारा; मात्रा में कूदना या गर्मी क्षमता में कूदना और थर्मल विस्तार का गुणांक; विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन; चुंबकीय, फेरोइलेक्ट्रिक, पीजोमैग्नेटिक गुणों की उपस्थिति, एक्स-रे विवर्तन पैटर्न में परिवर्तन, आदि। कुछ शर्तों के तहत किसी पदार्थ का कौन सा चरण स्थिर है, यह थर्मोडायनामिक क्षमता में से एक द्वारा निर्धारित किया जाता है। थर्मोस्टैट में दिए गए तापमान और आयतन पर, यह हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा है, किसी दिए गए तापमान और दबाव पर, गिब्स क्षमता।

मैं आपको याद दिला दूं कि हेल्महोल्ट्ज़ संभावित एफ (मुक्त ऊर्जा) एक पदार्थ ई की आंतरिक ऊर्जा और इसकी एन्ट्रॉपी एस के बीच का अंतर है, जो पूर्ण तापमान टी से गुणा होता है:

(1) में ऊर्जा और एन्ट्रापी दोनों बाहरी परिस्थितियों (दबाव पी और तापमान टी) के कार्य हैं, और कुछ बाहरी परिस्थितियों में होने वाले चरण में सभी संभावित चरणों की सबसे छोटी गिब्स क्षमता होती है। ऊष्मप्रवैगिकी के संदर्भ में, यह एक सिद्धांत है। जब बाहरी स्थितियां बदलती हैं, तो यह पता चल सकता है कि दूसरे चरण की मुक्त ऊर्जा कम हो गई है। बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन हमेशा निरंतर होता है, और इसलिए इसे तापमान पर सिस्टम के आयतन की कुछ निर्भरता द्वारा वर्णित किया जा सकता है। टी और वी के मूल्यों में इस समझौते को देखते हुए, हम कह सकते हैं कि चरण स्थिरता में परिवर्तन और पदार्थ के एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण थर्मोडायनामिक पथ के साथ एक निश्चित तापमान पर होता है, और दोनों के लिए मान चरण इस बिंदु के पास तापमान के कार्य हैं। आइए अधिक विस्तार से विचार करें कि परिवर्तन कैसे होता है। बंद लत एक के लिए और दूसरे चरण के लिए कुछ बहुपदों द्वारा अनुमानित किया जा सकता है जो इस पर निर्भर करते हैं:

दो चरणों की मुक्त ऊर्जाओं के बीच का अंतर रूप लेता है

जब तक अंतर काफी छोटा है, हम खुद को केवल पहले पद तक सीमित कर सकते हैं और कह सकते हैं कि यदि, तो चरण I कम तापमान पर स्थिर है, और चरण II उच्च तापमान पर स्थिर है। संक्रमण बिंदु पर ही, तापमान के संबंध में मुक्त ऊर्जा का पहला व्युत्पन्न स्वाभाविक रूप से एक छलांग से गुजरता है: पर, और पर। जैसा कि हम जानते हैं, वास्तव में, चीजों की एन्ट्रापी होती है। नतीजतन, एक चरण संक्रमण के दौरान, एन्ट्रापी एक छलांग का अनुभव करती है, जो संक्रमण की गुप्त गर्मी का निर्धारण करती है, क्योंकि . वर्णित संक्रमणों को पहली तरह के संक्रमण कहा जाता है, और वे व्यापक रूप से स्कूल में जाने जाते हैं और अध्ययन करते हैं। वाष्पीकरण या पिघलने की गुप्त ऊष्मा के बारे में हम सभी जानते हैं। यह वही है ।

उपरोक्त थर्मोडायनामिक विचारों के ढांचे में संक्रमण का वर्णन करते हुए, हमने पहली नज़र में, केवल एक संभावना पर विचार नहीं किया: ऐसा हो सकता है कि न केवल मुक्त ऊर्जाएं समान हों, बल्कि तापमान के संबंध में उनके डेरिवेटिव भी हों। यह (2) से इस प्रकार है कि इस तरह के तापमान को कम से कम पदार्थ के संतुलन गुणों के दृष्टिकोण से अलग नहीं किया जाना चाहिए। वास्तव में, हमारे संबंध में और पहले सन्निकटन में

और, कम से कम इस बिंदु पर, कोई चरण संक्रमण नहीं होना चाहिए: गिब्स क्षमता, जो कम थी, पर भी छोटी होगी।

प्रकृति में, ज़ाहिर है, सब कुछ इतना आसान नहीं है। कभी-कभी दो समानताओं और एक ही समय में धारण करने के गहरे कारण होते हैं। इसके अलावा, चरण I स्वतंत्रता की आंतरिक डिग्री के मनमाने ढंग से छोटे उतार-चढ़ाव के संबंध में बिल्कुल अस्थिर हो जाता है, और चरण II - पर। इस मामले में, वे संक्रमण होते हैं, जो एरेनफेस्ट के प्रसिद्ध वर्गीकरण के अनुसार, दूसरे प्रकार के संक्रमण कहलाते हैं। यह नाम इस तथ्य के कारण है कि दूसरे क्रम के संक्रमण के दौरान, तापमान कूद के संबंध में गिब्स क्षमता का केवल दूसरा व्युत्पन्न। जैसा कि हम जानते हैं, तापमान के संबंध में मुक्त ऊर्जा का दूसरा व्युत्पन्न पदार्थ की ताप क्षमता निर्धारित करता है

इस प्रकार, दूसरे प्रकार के संक्रमण के दौरान, पदार्थ की गर्मी क्षमता में उछाल देखा जाना चाहिए, लेकिन कोई गुप्त गर्मी नहीं होनी चाहिए। चूंकि चरण II छोटे उतार-चढ़ाव के संबंध में बिल्कुल अस्थिर है, और यह चरण I पर भी लागू होता है, दूसरे क्रम के संक्रमणों के दौरान न तो अति ताप और न ही अतिशीघ्र मनाया जाना चाहिए, अर्थात चरण संक्रमण बिंदु का कोई तापमान हिस्टैरिसीस नहीं है। अन्य उल्लेखनीय विशेषताएं हैं जो इन संक्रमणों की विशेषता हैं।

दूसरे क्रम के संक्रमण के लिए थर्मोडायनामिक रूप से आवश्यक स्थितियों के अंतर्निहित कारण क्या हैं? तथ्य यह है कि एक ही पदार्थ पर और पर दोनों मौजूद है। इसे बनाने वाले तत्वों के बीच की बातचीत अचानक नहीं बदलती है, यह इस तथ्य की भौतिक प्रकृति है कि दोनों चरणों के लिए थर्मोडायनामिक क्षमता पूरी तरह से स्वतंत्र नहीं हो सकती है। सांख्यिकीय यांत्रिकी के तरीकों का उपयोग करके विभिन्न बाहरी परिस्थितियों में थर्मोडायनामिक क्षमता की गणना करके चरण संक्रमण के सरल मॉडल पर और, और आदि के बीच संबंध कैसे उत्पन्न होता है, इसका पता लगाया जा सकता है। मुक्त ऊर्जा की गणना करने का सबसे आसान तरीका।

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चरण संक्रमण(चरण परिवर्तन) ऊष्मप्रवैगिकी में - बाहरी स्थितियों में परिवर्तन होने पर किसी पदार्थ का एक थर्मोडायनामिक चरण से दूसरे में संक्रमण। अपने गहन मापदंडों (तापमान, दबाव, आदि) में परिवर्तन के साथ एक चरण आरेख के साथ एक प्रणाली की गति के दृष्टिकोण से, एक चरण संक्रमण तब होता है जब सिस्टम दो चरणों को अलग करने वाली रेखा को पार करता है। चूंकि अलग-अलग थर्मोडायनामिक चरणों को राज्य के विभिन्न समीकरणों द्वारा वर्णित किया जाता है, इसलिए एक ऐसी मात्रा का पता लगाना हमेशा संभव होता है जो एक चरण संक्रमण के दौरान अचानक बदल जाती है।

चूंकि थर्मोडायनामिक चरणों में विभाजन किसी पदार्थ की कुल अवस्थाओं में विभाजन की तुलना में राज्यों का एक छोटा वर्गीकरण है, प्रत्येक चरण संक्रमण के साथ समग्र अवस्था में परिवर्तन नहीं होता है। हालाँकि, एकत्रीकरण की स्थिति में कोई भी परिवर्तन एक चरण संक्रमण है।

सबसे अधिक बार माना जाने वाला चरण संक्रमण तापमान में परिवर्तन के साथ होता है, लेकिन एक स्थिर दबाव पर (आमतौर पर 1 वातावरण के बराबर)। इसीलिए चरण संक्रमण, गलनांक, आदि के "बिंदु" (और रेखा नहीं) शब्द अक्सर उपयोग किए जाते हैं। बेशक, एक चरण संक्रमण दबाव में परिवर्तन और निरंतर तापमान और दबाव दोनों के साथ हो सकता है, लेकिन यह भी घटकों की एकाग्रता में परिवर्तन के साथ (उदाहरण के लिए, एक समाधान में नमक क्रिस्टल की उपस्थिति जो संतृप्ति तक पहुंच गई है)।

पर प्रथम-क्रम चरण संक्रमणसबसे महत्वपूर्ण प्राथमिक व्यापक पैरामीटर अचानक बदल जाते हैं: विशिष्ट मात्रा, संग्रहीत आंतरिक ऊर्जा की मात्रा, घटकों की एकाग्रता, आदि। हम जोर देते हैं: हमारा मतलब तापमान, दबाव आदि में परिवर्तन के साथ इन मात्राओं में अचानक परिवर्तन है, और समय में अचानक परिवर्तन नहीं (बाद के लिए, नीचे दिया गया अनुभाग देखें चरण संक्रमण की गतिशीलता).

सबसे आम उदाहरण पहली तरह के चरण संक्रमण:

पिघलने और क्रिस्टलीकरण

वाष्पीकरण और संघनन

ऊर्ध्वपातन और उर्ध्वपातन

पर दूसरे प्रकार का चरण संक्रमणघनत्व और आंतरिक ऊर्जा नहीं बदलती है, इसलिए ऐसा चरण संक्रमण नग्न आंखों को दिखाई नहीं दे सकता है। तापमान और दबाव के संबंध में उनके डेरिवेटिव द्वारा छलांग का अनुभव किया जाता है: गर्मी क्षमता, थर्मल विस्तार का गुणांक, विभिन्न संवेदनशीलता, आदि।

दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण उन मामलों में होते हैं जब पदार्थ की संरचना की समरूपता बदल जाती है (समरूपता पूरी तरह से गायब या घट सकती है)। लैंडौ के सिद्धांत द्वारा समरूपता में परिवर्तन के परिणामस्वरूप दूसरे क्रम के चरण संक्रमण का विवरण दिया गया है। वर्तमान में, समरूपता में बदलाव के बारे में नहीं, बल्कि संक्रमण बिंदु पर उपस्थिति के बारे में बात करने की प्रथा है आदेश पैरामीटर, कम क्रमित चरण में शून्य के बराबर और अधिक क्रमित चरण में शून्य से (संक्रमण बिंदु पर) गैर-शून्य मानों में बदलना।

दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के सबसे आम उदाहरण हैं:

एक महत्वपूर्ण बिंदु के माध्यम से प्रणाली का पारित होना

संक्रमण पैरामैग्नेट-फेरोमैग्नेट या पैरामैग्नेट-एंटीफेरोमैग्नेट (ऑर्डर पैरामीटर - मैग्नेटाइजेशन)

सुपरकंडक्टिविटी की स्थिति में धातुओं और मिश्र धातुओं का संक्रमण (ऑर्डर पैरामीटर सुपरकंडक्टिंग कंडेनसेट का घनत्व है)

तरल हीलियम का एक सुपरफ्लुइड अवस्था में संक्रमण (पीपी - सुपरफ्लुइड घटक का घनत्व)

अनाकार सामग्री का कांच की अवस्था में संक्रमण

आधुनिक भौतिकी उन प्रणालियों की भी जांच करती है जिनमें तीसरे या उच्च क्रम के चरण संक्रमण होते हैं।

हाल ही में, क्वांटम चरण संक्रमण की अवधारणा व्यापक हो गई है, अर्थात। एक चरण संक्रमण शास्त्रीय थर्मल उतार-चढ़ाव द्वारा नियंत्रित नहीं होता है, लेकिन क्वांटम वाले द्वारा नियंत्रित होता है, जो पूर्ण शून्य तापमान पर भी मौजूद होता है, जहां नर्नस्ट प्रमेय के कारण शास्त्रीय चरण संक्रमण को महसूस नहीं किया जा सकता है।

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चरण संक्रमण, थर्मोडायनामिक संतुलन की विशेषता वाले राज्य मापदंडों में बदलाव के साथ एक चरण से दूसरे चरण में एक पदार्थ का संक्रमण। तापमान मान, या कुछ अन्य भौतिक मात्रा, जिस पर एक-घटक प्रणाली में चरण संक्रमण होते हैं, संक्रमण बिंदु कहलाता है। पहली तरह के चरण संक्रमण के दौरान, दबाव के संबंध में जी के पहले डेरिवेटिव द्वारा व्यक्त किए गए गुण आर,टी-रे टीऔर अन्य पैरामीटर, इन मापदंडों में निरंतर परिवर्तन के साथ अचानक बदल जाते हैं। इस मामले में, संक्रमण गर्मी जारी या अवशोषित होती है। एक घटक प्रणाली में, संक्रमण तापमान टी1दबाव से संबंधित आर 1 क्लॉसियस-क्लैपेरॉन समीकरण dp 1 /dT 1 ==क्यूआईटी 1 डी वी,कहाँ पे क्यू- संक्रमण की गर्मी, डी वी- वॉल्यूम कूद। पहले प्रकार के चरण संक्रमणों को हिस्टैरिसीस घटना (उदाहरण के लिए, किसी एक चरण का अति ताप या सुपरकूलिंग) की विशेषता होती है, जो दूसरे चरण के नाभिक के गठन के लिए और एक सीमित दर पर होने वाले चरण संक्रमण के लिए आवश्यक होते हैं। स्थिर नाभिक की अनुपस्थिति में, अतितापित (सुपरकूल्ड) चरण मेटास्टेबल संतुलन की स्थिति में होता है। संक्रमण बिंदु के दोनों किनारों पर एक ही चरण मौजूद हो सकता है (यद्यपि मेटास्टेबल रूप से) (हालांकि, क्रिस्टलीय चरणों को तापमान या उच्च बनाने की क्रिया से ऊपर नहीं रखा जा सकता है)। बिंदु पर एफ. पी. मैं गिब्स एनर्जी की तरह हूं जीजैसा कि एक फ़ंक्शन निरंतर है, और दोनों चरण मनमाने ढंग से लंबे समय तक सह-अस्तित्व में रह सकते हैं, अर्थात, तथाकथित चरण पृथक्करण होता है (उदाहरण के लिए, दोनों का सह-अस्तित्व या सिस्टम के दिए गए कुल आयतन के लिए)।

पहली तरह के चरण संक्रमण प्रकृति में व्यापक घटनाएं हैं। इनमें गैस से तरल चरण तक, पिघलने और जमने, और गैस से ठोस चरण तक (डिसब्लीमेशन), अधिकांश बहुरूपी परिवर्तन, ठोस पदार्थों में कुछ संरचनात्मक संक्रमण, उदाहरण के लिए, मार्टेंसाइट का गठन - में शामिल हैं। स्वच्छ क्षेत्रों में, पर्याप्त रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र सुपरकंडक्टिंग से सामान्य अवस्था में प्रथम-क्रम चरण संक्रमण का कारण बनता है।

दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण पर, मात्रा ही जीऔर पहला डेरिवेटिव जीपर टी, पीऔर राज्यों के अन्य पैरामीटर लगातार बदलते रहते हैं, और दूसरे डेरिवेटिव (क्रमशः, गुणांक और थर्मल विस्तार) पैरामीटर में निरंतर परिवर्तन के साथ अचानक बदलते हैं या एकवचन होते हैं। ऊष्मा न तो निकलती है और न ही अवशोषित होती है, हिस्टैरिसीस घटनाएँ और मेटास्टेबल अवस्थाएँ अनुपस्थित होती हैं। तापमान में परिवर्तन के साथ देखे गए दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, एक अनुचुंबकीय (अव्यवस्थित) अवस्था से चुंबकीय रूप से क्रमबद्ध अवस्था (नील बिंदु पर एंटीफेरोमैग्नेटिक बिंदु पर फेरो- और फेरिमैग्नेटिक) में सहज चुंबकीयकरण की उपस्थिति के साथ संक्रमण ( क्रमशः, संपूर्ण जाली में या प्रत्येक चुंबकीय उपखंड में); संक्रमण - सहज के आगमन के साथ। ठोस में एक क्रमबद्ध अवस्था की उपस्थिति (मिश्र धातुओं के क्रम में); स्मेक्टिक लिक्विड क्रिस्टल का नेमैटिक चरण में संक्रमण, गर्मी क्षमता में एक विषम वृद्धि के साथ-साथ विभिन्न स्मेक्टिक चरणों के बीच संक्रमण; एल - 4 में संक्रमण, विषम रूप से उच्च और अतिप्रवाह की उपस्थिति के साथ। चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में अतिचालक अवस्था में संक्रमण।

चरण संक्रमण दबाव में बदलाव से जुड़ा हो सकता है। कम दबाव पर कई पदार्थ शिथिल रूप से पैक संरचनाओं में क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, संरचना परतों की एक श्रृंखला है जो बहुत दूर हैं। पर्याप्त रूप से उच्च दबाव पर, गिब्स ऊर्जा के बड़े मूल्य ऐसी ढीली संरचनाओं के अनुरूप होते हैं, जबकि संतुलन निकट-पैक चरण छोटे मूल्यों के अनुरूप होते हैं। अतः उच्च दाब पर ग्रेफाइट हीरे में बदल जाता है। क्वांटम 4 हे और 3 वह सामान्य दबाव में सबसे कम तापमान तक तरल रहता है जो पूर्ण शून्य के करीब पहुंच जाता है। इसका कारण कमजोर अंतःक्रिया और उनके "शून्य दोलनों" का बड़ा आयाम है (क्वांटम टनलिंग की एक निश्चित स्थिति से दूसरी स्थिति में उच्च संभावना)। हालांकि, वृद्धि तरल हीलियम को जमने का कारण बनती है; उदाहरण के लिए, 4 वह 2.5 एमपीए पर षट्भुज बनाता है, एक बंद-पैक जाली।

दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों की सामान्य व्याख्या 1937 में एल डी लांडौ द्वारा प्रस्तावित की गई थी। संक्रमण बिंदु के ऊपर, प्रणाली, एक नियम के रूप में, संक्रमण बिंदु के नीचे की तुलना में एक उच्च समरूपता है, इसलिए, दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों की व्याख्या एक के रूप में की जाती है। समरूपता परिवर्तन बिंदु। उदाहरण के लिए, क्यूरी बिंदु के ऊपर एक फेरोमैग्नेट में, कणों के स्पिन चुंबकीय क्षणों की दिशाओं को बेतरतीब ढंग से वितरित किया जाता है, इसलिए एक ही अक्ष के चारों ओर एक ही कोण से सभी स्पिनों के एक साथ घूमने से भौतिक परिवर्तन नहीं होता है। प्रणाली के गुण। संक्रमण बिंदुओं के नीचे, स्पिन में एक तरजीही अभिविन्यास होता है, और ऊपर बताए गए अर्थ में उनका संयुक्त घुमाव सिस्टम के चुंबकीय क्षण की दिशा को बदल देता है। एक दो-घटक मिश्र धातु में, जिसके परमाणु ए और बी एक साधारण क्यूबिक क्रिस्टल जाली के स्थलों पर स्थित होते हैं, अव्यवस्थित अवस्था को जाली साइटों पर ए और बी के एक अराजक वितरण की विशेषता होती है, ताकि एक जाली एक अवधि से बदल जाए गुण नहीं बदलता है। संक्रमण बिंदु के नीचे, मिश्र धातु के परमाणुओं का आदेश दिया जाता है: ...ABAB... इस तरह की जाली के एक आवर्त में बदलाव से सभी A को B से बदल दिया जाता है और इसके विपरीत। इस प्रकार, जालक की सममिति कम हो जाती है, क्योंकि परमाणु A और B द्वारा निर्मित उप-अक्षांश असमान हो जाते हैं।

समरूपता प्रकट होती है और अचानक गायब हो जाती है; इस मामले में, समरूपता के उल्लंघन को भौतिक द्वारा विशेषता दी जा सकती है। मात्रा, जो दूसरे प्रकार के चरण संक्रमणों के दौरान लगातार बदलती रहती है और कहलाती है। आदेश पैरामीटर। शुद्ध तरल पदार्थों के लिए, ऐसा पैरामीटर घनत्व है, समाधान के लिए - संरचना, फेरो- और फेरिमैग्नेट्स के लिए - सहज चुंबकीयकरण, फेरोइलेक्ट्रिक्स के लिए - सहज विद्युत ध्रुवीकरण, मिश्र धातुओं के लिए - स्मेक्टिक तरल क्रिस्टल के लिए आदेशित अनुपात - घनत्व का आयाम लहर, आदि। उपरोक्त सभी मामलों में दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के बिंदु से ऊपर के तापमान पर, ऑर्डर पैरामीटर शून्य के बराबर होता है, इस बिंदु के नीचे इसकी विषम वृद्धि शुरू होती है, जिससे अधिकतम हो जाता है। टी = ओ पर मूल्य।

संक्रमण गर्मी की अनुपस्थिति, घनत्व कूदता है, और सांद्रता, जो दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों की विशेषता है, पहले-क्रम चरण संक्रमण के वक्रों पर महत्वपूर्ण बिंदु पर भी देखी जाती है। समानता बहुत गहरी है। महत्वपूर्ण बिंदु के पास पदार्थ की स्थिति को एक मात्रा द्वारा भी चित्रित किया जा सकता है जो एक आदेश पैरामीटर की भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, तरल-वाष्प संतुलन के मामले में, ऐसा पैरामीटर महत्वपूर्ण मूल्य से पदार्थ के घनत्व का विचलन है: जब उच्च तापमान की ओर से महत्वपूर्ण आइसोकोर के साथ आगे बढ़ते हैं, तो गैस सजातीय होती है और घनत्व विचलन होता है महत्वपूर्ण मूल्य शून्य है, और महत्वपूर्ण तापमान के नीचे, पदार्थ दो चरणों में अलग हो जाता है, जिनमें से प्रत्येक में महत्वपूर्ण मूल्य से घनत्व विचलन शून्य के बराबर नहीं होता है।

चूंकि चरण दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के बिंदु के पास एक दूसरे से बहुत कम भिन्न होते हैं, क्रम पैरामीटर के उतार-चढ़ाव संभव हैं, जैसे कि महत्वपूर्ण बिंदु के पास। इसके साथ जुड़े दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के बिंदुओं पर महत्वपूर्ण घटनाएं हैं: फेरोमैग्नेट्स की चुंबकीय संवेदनशीलता में एक विषम वृद्धि और फेरोइलेक्ट्रिक्स की ढांकता हुआ संवेदनशीलता (एक एनालॉग तरल-वाष्प संक्रमण के महत्वपूर्ण बिंदु के पास वृद्धि है); गर्मी क्षमता में तेज वृद्धि; तरल में प्रकाश तरंगों का विषम प्रकीर्णन - वाष्प प्रणाली (तथाकथित महत्वपूर्ण ओपेलेसेंस), ठोस में एक्स-रे, फेरोमैग्नेट में न्यूट्रॉन। गतिशील प्रक्रियाएं भी महत्वपूर्ण रूप से बदलती हैं, जो परिणामी उतार-चढ़ाव के बहुत धीमी गति से अपव्यय से जुड़ी होती हैं। उदाहरण के लिए, तरल-वाष्प महत्वपूर्ण बिंदु के पास, रेले के बिखरने की रेखा, क्यूरी और नील बिंदुओं के पास, क्रमशः, फेरोमैग्नेट्स और एंटीफेरोमैग्नेट्स में, स्पिन प्रसार धीमा हो जाता है (नियमों के अनुसार होने वाले अतिरिक्त चुंबकत्व का प्रसार) प्रसार)। उतार-चढ़ाव (सहसंबंध त्रिज्या) का औसत आकार बढ़ जाता है क्योंकि यह दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के बिंदु तक पहुंचता है और इस बिंदु पर असामान्य रूप से बड़ा हो जाता है। इसका मतलब है कि संक्रमण बिंदु पर पदार्थ का कोई भी हिस्सा अन्य भागों में हुए परिवर्तनों को "महसूस" करता है। इसके विपरीत, दूसरे प्रकार के संक्रमण बिंदु से दूर, उतार-चढ़ाव सांख्यिकीय रूप से स्वतंत्र हैं और सिस्टम के किसी दिए गए हिस्से में राज्य में यादृच्छिक परिवर्तन इसके अन्य भागों के गुणों को प्रभावित नहीं करते हैं।

पी, टी-रे टी, और अन्य पैरामीटर इन मापदंडों में निरंतर परिवर्तन के साथ अचानक बदल जाते हैं। इस मामले में, संक्रमण गर्मी जारी या अवशोषित होती है। एक-घटक प्रणाली में, संक्रमण तापमान टी 1 समीकरण डीपी 1 / डीटी 1 = क्यूआईटी 1 डीवी द्वारा पी 1 क्लैपेरॉन - क्लॉसियस से संबंधित है, जहां क्यू संक्रमण की गर्मी है, डीवी वॉल्यूम कूद है। पहले प्रकार के चरण संक्रमणों को हिस्टैरिसीस घटना (उदाहरण के लिए, किसी एक चरण का अति ताप या सुपरकूलिंग) की विशेषता है, जो दूसरे चरण के नाभिक के गठन और एक सीमित दर पर चरण संक्रमण के प्रवाह के लिए आवश्यक हैं। स्थिर नाभिक की अनुपस्थिति में, सुपरहिटेड (सुपरकूल्ड) चरण मेटास्टेबल अवस्था में होता है (देखें)। संक्रमण बिंदु के दोनों किनारों पर एक ही चरण मौजूद हो सकता है (यद्यपि मेटास्टेबल रूप से) (हालांकि, क्रिस्टलीय चरणों को तापमान से ऊपर या अधिक गरम नहीं किया जा सकता है)। बिंदु पर चरण संक्रमणमैं G को एक फ़ंक्शन के रूप में निरंतर करता हूं (कला में चित्र देखें।), और दोनों चरण मनमाने ढंग से लंबे समय तक सह-अस्तित्व में रह सकते हैं, अर्थात, एक तथाकथित है। चरण पृथक्करण (उदाहरण के लिए, इसके या और सिस्टम के दिए गए कुल आयतन के लिए दोनों का सह-अस्तित्व)।

एफ पहली तरह के परमाणु संक्रमण प्रकृति में व्यापक घटनाएं हैं। इनमें गैस से तरल चरण तक, और ठोसकरण, और गैस से ठोस चरण तक, अधिकांश बहुरूपी परिवर्तन, कुछ संरचनात्मक संक्रमण, उदाहरण के लिए, मार्टेंसाइट का गठन - दोनों शामिल हैं। शुद्ध पर्याप्त मजबूत चुंबकीय में। क्षेत्र सुपरकंडक्टिंग से सामान्य अवस्था में पहली तरह के चरण संक्रमण का कारण बनता है।

दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के दौरान, जी का मान और टी, पी, आदि के संबंध में जी का पहला डेरिवेटिव लगातार बदलता रहता है, और दूसरा डेरिवेटिव (क्रमशः, गुणांक और थर्मल विस्तार) अचानक बदल जाता है या एक के साथ एकवचन होता है मापदंडों में निरंतर परिवर्तन। ऊष्मा न तो निकलती है और न ही अवशोषित होती है, हिस्टैरिसीस घटनाएँ और मेटास्टेबल अवस्थाएँ अनुपस्थित होती हैं। सेवा चरण संक्रमणटाइप II, तापमान में बदलाव के साथ मनाया जाता है, उदाहरण के लिए, एक अनुचुंबकीय (विकृत) राज्य से एक चुंबकीय रूप से आदेशित (फेरो- और फेरिमैग्नेटिक इन, एंटीफेरोमैग्नेटिक इन) में सहज चुंबकीयकरण की उपस्थिति के साथ संक्रमण (क्रमशः, पूरे जाली में) या प्रत्येक चुंबकीय उपखंड में); संक्रमण - सहज के आगमन के साथ; (क्रम में) एक आदेशित राज्य का उद्भव; स्मेक्टिक संक्रमण। नेमेटिक में चरण, असामान्य वृद्धि के साथ-साथ अपघटन के बीच संक्रमण। स्मेक्टिक चरण; एल - 4 के लिए संक्रमण, असामान्य रूप से उच्च और अतिप्रवाह (देखें) की उपस्थिति के साथ; चुंबक की अनुपस्थिति में अतिचालक अवस्था में संक्रमण। खेत।

चरण संक्रमणपरिवर्तन से जुड़ा हो सकता है। छोटे पर कई पदार्थ ढीले ढंग से पैक संरचनाओं में क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, संरचना परतों की एक श्रृंखला है जो एक दूसरे से बहुत दूर हैं। पर्याप्त रूप से उच्च मूल्यों पर, बड़े मूल्य ऐसी ढीली संरचनाओं के अनुरूप होते हैं, और संतुलन निकट-पैक चरण छोटे मूल्यों के अनुरूप होते हैं। इसलिए, बड़े पैमाने पर जाता है। क्वांटम 4 हे और 3 वह सामान्य परिस्थितियों में एब्स के पास पहुंच गए टी-पी के निम्नतम तक तरल रहते हैं। शून्य। इसकी वजह है कमजोर इंटरेक्शन। और उनके "शून्य दोलनों" का बड़ा आयाम (क्वांटम टनलिंग की एक निश्चित स्थिति से दूसरी स्थिति में उच्च संभावना)। हालांकि, वृद्धि तरल को जमने का कारण बनती है; उदाहरण के लिए, 4 वह 2.5 एमपीए पर षट्भुज बनाता है, एक बंद-पैक जाली।

सामान्य व्याख्या चरण संक्रमणटाइप II को 1937 में L. D. Landau द्वारा प्रस्तावित किया गया था। संक्रमण बिंदु के ऊपर, सिस्टम, एक नियम के रूप में, संक्रमण बिंदु के नीचे की तुलना में एक उच्च संक्रमण बिंदु है, इसलिए दूसरे प्रकार के एक चरण संक्रमण की व्याख्या परिवर्तन बिंदु के रूप में की जाती है। उदाहरण के लिए, स्पिन मैग की उच्च दिशा में। कणों के क्षणों को बेतरतीब ढंग से वितरित किया जाता है, इसलिए एक ही अक्ष के चारों ओर एक ही कोण से एक साथ घूमने से भौतिक परिवर्तन नहीं होता है। सिस्टम में सेंट। नीचे संक्रमण बिंदुओं के फायदे हैं। अभिविन्यास, और उपरोक्त अर्थों में उनका संयुक्त घुमाव चुंबकीय की दिशा को बदल देता है। प्रणाली का क्षण। दो-घटक में, टू-रोगो ए और बी एक साधारण क्यूबिक के नोड्स पर स्थित होते हैं। क्रिस्टलीय जाली, अव्यवस्थित अवस्था अराजक की विशेषता है। जाली नोड्स पर ए और बी का वितरण, ताकि एक अवधि से जाली बदलाव आर.वी. नीचे संक्रमण बिंदुओं को क्रम में व्यवस्थित किया गया है: ... ABAB ... इस तरह की जाली को एक अवधि से स्थानांतरित करने से सभी A को B से बदल दिया जाता है और इसके विपरीत। टी। गिरफ्तारी, जाली कम हो जाती है, क्योंकि ए और बी द्वारा गठित उप-वर्ग गैर-समतुल्य हो जाते हैं।

प्रकट होता है और अचानक गायब हो जाता है; उसी समय, उल्लंघन को शारीरिक रूप से चित्रित किया जा सकता है। मान, स्वर्ग में दूसरी तरह के चरण संक्रमणों के दौरान लगातार बदलता रहता है और कहलाता है। आदेश पैरामीटर। शुद्ध के लिए, ऐसा पैरामीटर घनत्व है, समाधान के लिए - संरचना, फेरो-और - सहज चुंबकीयकरण के लिए, फेरोइलेक्ट्रिक्स के लिए - सहज विद्युत। , के लिए - smectic के लिए आदेश दिया का अनुपात। - घनत्व तरंग का आयाम, आदि। उपरोक्त सभी मामलों में, दूसरी तरह के चरण संक्रमण के बिंदु से ऊपर टी-आरएच पर, ऑर्डर पैरामीटर शून्य है, इस बिंदु के नीचे, इसकी विषम वृद्धि शुरू होती है, जिससे अधिकतम . टी = ओ पर मूल्य।

संक्रमण की गर्मी की अनुपस्थिति, घनत्व कूदता है, और, जो दूसरे क्रम के चरण संक्रमण की विशेषता है, भी महत्वपूर्ण में मनाया जाता है। पहली तरह के चरण संक्रमण के वक्र पर बिंदु (देखें)। समानता बहुत गहरी है। क्रिटिकल के बारे में स्टेट इन-वा। अंक को एक मात्रा द्वारा भी चित्रित किया जा सकता है जो एक आदेश पैरामीटर की भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, के मामले में - ऐसा पैरामीटर महत्वपूर्ण से इन-वीए घनत्व का विचलन है। मान: एक महत्वपूर्ण के साथ आगे बढ़ते समय उच्च tr की ओर से समद्विबाहु समरूप है और क्रांतिक से घनत्व विचलन है। मान शून्य है, और महत्वपूर्ण से नीचे है। t-ry in-in को दो चरणों में स्तरीकृत किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक में महत्वपूर्ण से घनत्व का विचलन शून्य के बराबर नहीं होता है।

चूंकि दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के बिंदु के पास चरण एक दूसरे से थोड़ा भिन्न होते हैं, क्रम पैरामीटर के उतार-चढ़ाव का अस्तित्व उसी तरह संभव है, जैसे कि महत्वपूर्ण के पास। अंक। क्रिटिकल इससे जुड़ा है। दूसरी तरह के चरण संक्रमण के बिंदुओं पर घटनाएं: परिमाण की विषम वृद्धि। संवेदनशीलता और ढांकता हुआ। संवेदनशीलता (एनालॉग महत्वपूर्ण संक्रमण बिंदु के निकट विकास है -); तेज वृद्धि; प्रणाली में प्रकाश तरंगों का विषम प्रकीर्णन

चरण संक्रमण

चरण संक्रमण (चरण परिवर्तन), किसी पदार्थ का एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण, जब तापमान, दबाव या किसी अन्य बाहरी कारकों (उदाहरण के लिए, चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र) के प्रभाव में होता है। चरण संक्रमण, पदार्थ के घनत्व और एन्ट्रापी में उछाल जैसे परिवर्तन के साथ, पहली तरह के चरण संक्रमण कहलाते हैं; इनमें वाष्पीकरण शामिल है गलन, वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण. ऐसे चरण संक्रमण के दौरान, तपिशचरण संक्रमण। दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण घनत्वऔर पदार्थ की एन्ट्रापी संक्रमण बिंदु पर लगातार बदलती रहती है, थर्मल क्षमता, संपीड़ितता और अन्य समान मात्रा में उछाल का अनुभव होता है। एक नियम के रूप में, यह बदलता है और, तदनुसार, समरूपताचरण (उदाहरण के लिए, क्यूरी बिंदु पर एक पैरामैग्नेटिक से फेरोमैग्नेटिक अवस्था में चरण संक्रमण के दौरान चुंबकीय)।

अवस्थाबदलावप्रथमतरह अवस्था बदलाव, जिसके लिए पहला डेरिवेटिव अचानक बदल जाता है thermodynamic क्षमतापर तीव्र पैरामीटरप्रणाली (तापमान या दबाव)। पहली तरह के संक्रमणों को सिस्टम के एक राज्य से दूसरे राज्य में संक्रमण के दौरान और एकत्रीकरण के एक राज्य की सीमा के भीतर महसूस किया जाता है (इसके विपरीत) अवस्था बदलाव दूसरा तरहजो एकत्रीकरण की एक ही अवस्था में होता है)।

प्रथम-क्रम चरण संक्रमण के उदाहरण

एकत्रीकरण के एक राज्य से दूसरे राज्य में सिस्टम के संक्रमण के दौरान: क्रिस्टलीकरण(ठोस में तरल चरण संक्रमण), गलन(ठोस अवस्था का द्रव में संक्रमण), वाष्पीकरण(गैसीय चरण का ठोस या तरल में संक्रमण), उच्च बनाने की क्रिया(एक ठोस चरण का गैसीय में संक्रमण), गलनक्रांतिक, पेरिटेक्टिक इमोनोटेक्टिक परिवर्तन।

एकत्रीकरण की एक अवस्था के भीतर: यूक्टेक्टिक, पेरिटेक्टिक और बहुरूपी परिवर्तन, सुपरसैचुरेटेड ठोस समाधानों का अपघटन, तरल समाधानों का अपघटन (स्तरीकरण), ठोस समाधानों का क्रम।

कभी-कभी, प्रथम-क्रम चरण संक्रमण को भी कहा जाता है मार्टेंसिटिक परिवर्तन(सशर्त रूप से, चूंकि मार्टेंसिटिक परिवर्तन के प्रवेश द्वार पर, एक स्थिर, लेकिन गैर-संतुलन अवस्था में संक्रमण का एहसास होता है - मेटास्टेबल अवस्था).

अवस्थाबदलावदूसरातरह-अवस्था बदलाव, जिसके लिए पहला डेरिवेटिव thermodynamic क्षमतादबाव और तापमान में लगातार परिवर्तन होता है, जबकि उनके दूसरे डेरिवेटिव में उछाल का अनुभव होता है। यह इस प्रकार है, विशेष रूप से, कि ऊर्जाऔर किसी पदार्थ का आयतन दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के दौरान नहीं बदलता है, लेकिन इसका ताप क्षमता, संपीड़ितता, विभिन्न संवेदनशीलता, आदि।

एफपी (विकि)

चरण संक्रमण का वर्गीकरण

पर प्रथम-क्रम चरण संक्रमणसबसे महत्वपूर्ण, प्राथमिक व्यापक पैरामीटर अचानक बदल जाते हैं: विशिष्ट मात्रा, संग्रहीत आंतरिक ऊर्जा की मात्रा, घटकों की एकाग्रता, आदि। हम जोर देते हैं: हमारा मतलब तापमान, दबाव आदि में परिवर्तन के साथ इन मात्राओं में अचानक परिवर्तन से है, और समय में अचानक परिवर्तन नहीं (बाद के लिए, नीचे दिया गया अनुभाग देखें चरण संक्रमण की गतिशीलता).

सबसे आम उदाहरण पहली तरह के चरण संक्रमण:

पिघलने और क्रिस्टलीकरण

वाष्पीकरण और संघनन

ऊर्ध्वपातन और उर्ध्वपातन

दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के सबसे आम उदाहरण हैं:

एक महत्वपूर्ण बिंदु के माध्यम से प्रणाली का पारित होना

पैरामैग्नेट-फेरोमैग्नेट या पैरामैग्नेट-एंटीफेरोमैग्नेट ट्रांजिशन (ऑर्डर पैरामीटर - मैग्नेटाइजेशन)

तरल हीलियम का सुपरफ्लुइड अवस्था में संक्रमण (पीपी - सुपरफ्लुइड घटक का घनत्व)

अनाकार सामग्री का कांच की अवस्था में संक्रमण

दूसरे क्रम से अधिक के चरण संक्रमणों के अस्तित्व की अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं की गई है।

हाल ही में, क्वांटम चरण संक्रमण की अवधारणा व्यापक हो गई है, अर्थात्, एक चरण संक्रमण शास्त्रीय थर्मल उतार-चढ़ाव से नियंत्रित नहीं होता है, लेकिन क्वांटम वाले, जो पूर्ण शून्य तापमान पर भी मौजूद होते हैं, जहां शास्त्रीय चरण संक्रमण को महसूस नहीं किया जा सकता है नर्नस्ट प्रमेय।

चरण संक्रमण की गतिशीलता

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, किसी पदार्थ के गुणों में उछाल का मतलब तापमान और दबाव में बदलाव के साथ एक छलांग है। वास्तव में, सिस्टम पर कार्य करते समय, हम इन मात्राओं को नहीं, बल्कि इसकी मात्रा और इसकी कुल आंतरिक ऊर्जा को बदलते हैं। यह परिवर्तन हमेशा कुछ सीमित दर पर होता है, जिसका अर्थ है कि घनत्व या विशिष्ट आंतरिक ऊर्जा में पूरे अंतराल को "कवर" करने के लिए, हमें कुछ सीमित समय की आवश्यकता होती है। इस समय के दौरान, पदार्थ की पूरी मात्रा में चरण संक्रमण तुरंत नहीं होता है, लेकिन धीरे-धीरे होता है। इस मामले में, पहले क्रम के चरण संक्रमण के मामले में, एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा जारी की जाती है (या ली जाती है), जिसे कहा जाता है चरण संक्रमण की गर्मी. चरण संक्रमण को रोकने के लिए, इस गर्मी को लगातार निकालना (या आपूर्ति) करना आवश्यक है, या सिस्टम पर काम करके इसकी भरपाई करना आवश्यक है।

नतीजतन, इस समय के दौरान, सिस्टम का वर्णन करने वाले चरण आरेख पर बिंदु "फ्रीज" (यानी दबाव और तापमान स्थिर रहता है) जब तक प्रक्रिया पूरी नहीं हो जाती।

चरण और चरण संक्रमण की अवधारणाएं। पहले और दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण

के चरण- ये भौतिक-रासायनिक प्रणालियों के विभिन्न सजातीय भाग हैं। एक पदार्थ सजातीय होता है जब पदार्थ की स्थिति के सभी पैरामीटर उसके सभी प्रारंभिक संस्करणों में समान होते हैं, जिसके आयाम अंतर-परमाणु राज्यों की तुलना में बड़े होते हैं। विभिन्न गैसों के मिश्रण हमेशा एक चरण बनाते हैं यदि वे पूरे आयतन में समान सांद्रता में हों। बाहरी परिस्थितियों के आधार पर एक ही पदार्थ, एकत्रीकरण के तीन राज्यों में से एक में हो सकता है - तरल, ठोस या गैसीय। चरण एक निश्चित राज्य एकत्रीकरण के स्थिर राज्य हैं। एक चरण की अवधारणा एक समग्र राज्य की अवधारणा से व्यापक है।

बाहरी परिस्थितियों के आधार पर, सिस्टम या तो एक चरण में या कई चरणों में एक साथ संतुलन में हो सकता है। उनके संतुलन अस्तित्व को कहा जाता है चरण संतुलन।

वाष्पीकरणऔर वाष्पीकरण -प्राकृतिक वातावरण में पानी के अक्सर देखे जाने वाले चरण संक्रमण। जब पानी भाप में गुजरता है, तो वाष्पीकरण पहले होता है - तरल की सतह परत का भाप में संक्रमण, जबकि केवल सबसे तेज़ अणु भाप में गुजरते हैं: उन्हें आसपास के अणुओं के आकर्षण को दूर करना होगा, इसलिए उनकी औसत गतिज ऊर्जा और तदनुसार, तरल का तापमान कम हो जाता है। रोजमर्रा की जिंदगी और विपरीत प्रक्रिया में देखा गया - संक्षेपण। ये दोनों प्रक्रियाएं बाहरी परिस्थितियों पर निर्भर करती हैं। कुछ मामलों में, उनके बीच एक गतिशील संतुलन स्थापित होता है, जब तरल छोड़ने वाले अणुओं की संख्या उसमें लौटने वाले अणुओं की संख्या के बराबर हो जाती है। एक तरल में अणु आकर्षक बलों से बंधे होते हैं जो उन्हें तरल के भीतर रखते हैं। यदि औसत से अधिक वेग वाले अणु सतह के पास हैं, तो वे इसे छोड़ सकते हैं। तब शेष अणुओं की औसत गति कम हो जाएगी और तरल का तापमान कम हो जाएगा। एक स्थिर तापमान पर वाष्पीकरण के लिए, तरल को एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा देनी चाहिए: क्यू= आरटी,जहाँ r वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा है, जो बढ़ते तापमान के साथ घटती जाती है। कमरे के तापमान पर, पानी के एक अणु के लिए, वाष्पीकरण की गर्मी 10 -20 जे है, जबकि थर्मल गति की औसत ऊर्जा 6.06 10 -21 जे है। इसका मतलब है कि

ऊर्जा के साथ अणु जो तापीय गति की ऊर्जा का 10 गुना है। तरल सतह से गुजरने पर, एक तेज अणु की स्थितिज ऊर्जा बढ़ जाती है, जबकि गतिज ऊर्जा घट जाती है। इसलिए, थर्मल संतुलन पर वाष्प और तरल अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा बराबर होती है।

संतृप्त भाप -यह अपने तरल के साथ दिए गए तापमान के अनुरूप गतिशील संतुलन में वाष्प है। अनुभव से पता चलता है कि यह बॉयल-मैरियोट कानून का पालन नहीं करता है, क्योंकि इसका दबाव मात्रा पर निर्भर नहीं करता है। संतृप्त वाष्प दबाव उच्चतम दबाव है जो किसी दिए गए तापमान पर भाप हो सकता है। पानी के वाष्पीकरण और संघनन की प्रक्रिया से वातावरण और जलमंडल के बीच जटिल अंतःक्रिया होती है, जो मौसम और जलवायु के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं। वायुमंडल और जलमंडल के बीच पदार्थ (जल चक्र) और ऊर्जा का निरंतर आदान-प्रदान होता है।

अध्ययनों से पता चला है कि विश्व महासागर की सतह से प्रति दिन लगभग 7,000 किमी 3 पानी का वाष्पीकरण होता है, जो पृथ्वी के जलमंडल का 94% हिस्सा बनाता है, और लगभग इतनी ही मात्रा वर्षा के रूप में गिरती है। वायु की संवहन गति से दूर जलवाष्प ऊपर उठता है और क्षोभमंडल की ठंडी परतों में प्रवेश करता है। जैसे-जैसे यह ऊपर उठता है, वाष्प अधिक से अधिक संतृप्त हो जाती है, फिर संघनित होकर वर्षा की बूंदों का निर्माण करती है। क्षोभमंडल में भाप संघनन की प्रक्रिया में, प्रति दिन लगभग 1.6-10 22 J ऊष्मा निकलती है, जो मानव जाति द्वारा एक ही समय में उत्पन्न ऊर्जा से दसियों हज़ार गुना अधिक है।

उबलना- वाष्प से भरे बुलबुलों के उभरने के परिणामस्वरूप द्रव के वाष्प में संक्रमण की प्रक्रिया। उबाल पूरे मात्रा में होता है। उबलते तरल की सतह पर बुलबुले का टूटना इंगित करता है कि उनमें वाष्प का दबाव तरल की सतह के ऊपर के दबाव से अधिक है। 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, संतृप्त वाष्प का दबाव तरल की सतह के ऊपर हवा के दबाव के बराबर होता है (इस तरह से पैमाने पर इस बिंदु को चुना गया था)। 5 किमी की ऊंचाई पर, हवा का दबाव आधा होता है और पानी 82 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, और क्षोभमंडल (17 किमी) की सीमा पर - लगभग 65 डिग्री सेल्सियस पर। इसलिए, एक तरल का क्वथनांक उस तापमान से मेल खाता है जिस पर उसका संतृप्त वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है। चंद्रमा का कमजोर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (इसकी सतह के पास गुरुत्वाकर्षण त्वरण केवल 1.7 m/s 2 है) वातावरण को धारण करने में सक्षम नहीं है, और वायुमंडलीय दबाव की अनुपस्थिति में, तरल तुरंत उबल जाता है, इसलिए चंद्र "समुद्र" हैं निर्जल और ठोस लावा से बनते हैं। इसी कारण से, मंगल ग्रह के "चैनल" भी निर्जल हैं।

एक पदार्थ संतुलन में और विभिन्न चरणों में हो सकता है। इसलिए, चरण संतुलन की स्थिति में गैस को द्रवित करते समय, मात्रा कुछ भी हो सकती है, और संक्रमण तापमान संतृप्ति वाष्प दबाव से संबंधित होता है। एक समतल पर प्रक्षेपित करके चरण संतुलन वक्र प्राप्त किया जा सकता है (पी, टी)तरल अवस्था में संक्रमण के क्षेत्र। विश्लेषणात्मक रूप से, दो चरणों का संतुलन वक्र क्लॉसियस-क्लैपेरॉन अंतर समीकरण के समाधान से निर्धारित होता है। इसी तरह, पिघलने और उच्च बनाने की क्रिया वक्र प्राप्त करना संभव है, जो विमान के एक बिंदु पर जुड़े हुए हैं (आर,डी), त्रिगुण बिंदु पर (चित्र 7.1 देखें), जहां कुछ अनुपात में वे बराबर हैं

सभी तीन चरण। पानी का त्रिगुण बिंदु 569.24 Pa के दबाव और -0.0075 डिग्री सेल्सियस के तापमान से मेल खाता है; कार्बन डाइऑक्साइड - 5.18 10 5 पा और 56.6 डिग्री सेल्सियस, क्रमशः। इसलिए, वायुमंडलीय दबाव पर आर, 101.3 kPa के बराबर, कार्बन डाइऑक्साइड ठोस या गैसीय अवस्था में हो सकता है। महत्वपूर्ण तापमान पर, तरल और वाष्प के भौतिक गुण समान हो जाते हैं। महत्वपूर्ण बिंदु से ऊपर के तापमान पर, पदार्थ केवल गैसीय अवस्था में हो सकता है। पानी के लिए - टी = 374.2 डिग्री सेल्सियस, आर= 22.12 एमपीए; क्लोरीन के लिए - क्रमशः 144 डिग्री सेल्सियस और 7.71 एमपीए।

संक्रमण तापमान वह तापमान है जिस पर एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण होता है। वे दबाव पर निर्भर करते हैं, हालांकि अलग-अलग डिग्री के लिए: गलनांक कमजोर होता है, वाष्पीकरण और उच्च बनाने की क्रिया का तापमान अधिक मजबूत होता है। सामान्य और स्थिर दबावों पर, संक्रमण एक निश्चित तापमान पर होता है, और यहाँ पिघलने, उबलने और उच्च बनाने की क्रिया (या उच्च बनाने की क्रिया) बिंदु होते हैं।

एक ठोस अवस्था से सीधे गैसीय अवस्था में पदार्थ का संक्रमण देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए, कॉमेटरी टेल के गोले में। जब कोई धूमकेतु सूर्य से दूर होता है, तो उसका लगभग पूरा द्रव्यमान उसके नाभिक में केंद्रित होता है, जिसका माप 10-12 किमी होता है। नाभिक गैस के एक छोटे से खोल से घिरा हुआ है - यह धूमकेतु का सिर है। सूर्य के निकट आने पर धूमकेतु का कोर और खोल गर्म होने लगता है, ऊर्ध्वपातन की संभावना बढ़ जाती है, और ऊर्ध्वपातन (रिवर्स प्रक्रिया) घट जाती है। धूमकेतु के नाभिक से निकलने वाली गैसें ठोस कणों को दूर ले जाती हैं, धूमकेतु का सिर मात्रा में बढ़ जाता है और संरचना में गैस और धूल बन जाता है। कॉमेटरी न्यूक्लियस का दबाव बहुत कम होता है, इसलिए लिक्विड फेज नहीं होता है। सिर के साथ-साथ धूमकेतु की पूंछ भी बढ़ती है, जो सूर्य से दूर फैलती है। कुछ धूमकेतुओं में यह पेरिहेलियन पर करोड़ों किलोमीटर तक पहुँच जाता है, लेकिन हास्य पदार्थ में घनत्व नगण्य होता है। सूर्य के प्रत्येक दृष्टिकोण के साथ, धूमकेतु अपना अधिकांश द्रव्यमान खो देते हैं, अधिक से अधिक वाष्पशील पदार्थ नाभिक में उदात्त हो जाते हैं, और धीरे-धीरे यह उल्का पिंडों में टूट जाता है जो उल्का वर्षा बनाते हैं। सौर मंडल के अस्तित्व के 5 अरब वर्षों में, कई धूमकेतुओं ने इस तरह अपना अस्तित्व समाप्त कर लिया।

1986 के वसंत में, स्वचालित सोवियत स्टेशनों "वेगा -1" और "वेगा -2" को हैली के धूमकेतु का अध्ययन करने के लिए अंतरिक्ष में भेजा गया था, जो क्रमशः 9000 और 8200 किमी की दूरी पर और नासा स्टेशन "गियोटो" से गुजरा था। "- धूमकेतु के केन्द्रक से मात्र 600 किमी की दूरी पर। नाभिक का आकार 14 x 7.5 किमी, गहरा रंग और तापमान में लगभग 400 K था। जब अंतरिक्ष स्टेशन धूमकेतु के सिर से होकर गुजरे, तो 1 सेकंड में लगभग 40,000 किलोग्राम बर्फीले पदार्थ ऊपर उठ गए।

देर से शरद ऋतु में, जब गीले मौसम के बाद एक तेज ठंड का प्रकोप होता है, तो कोई पेड़ों की शाखाओं और तारों पर देख सकता है

Hoarfrost desublimated बर्फ क्रिस्टल है। इसी तरह की घटना का उपयोग आइसक्रीम का भंडारण करते समय किया जाता है, जब कार्बन डाइऑक्साइड को ठंडा किया जाता है, क्योंकि भाप में गुजरने वाले अणु ऊर्जा ले जाते हैं। मंगल पर, ध्रुवीय टोपी में कार्बन डाइऑक्साइड के उर्ध्वपातन और ऊर्ध्वपातन की घटनाएं वाष्पीकरण के समान ही भूमिका निभाती हैं - पृथ्वी के वायुमंडल और जलमंडल में संघनन।

नर्नस्ट की स्थापना के अनुसार, अल्ट्रालो तापमान पर गर्मी क्षमता शून्य हो जाती है। इससे प्लैंक ने दिखाया कि निरपेक्ष शून्य के करीब, सभी प्रक्रियाएं एन्ट्रापी में बदलाव के बिना आगे बढ़ती हैं। कम तापमान पर ठोस पदार्थों की ऊष्मा क्षमता के आइंस्टीन के सिद्धांत ने थर्मोडायनामिक्स के तीसरे नियम के रूप में नर्नस्ट के परिणाम को तैयार करना संभव बना दिया। कम तापमान पर देखे गए पदार्थों के असामान्य गुण - अतिप्रवाह और अतिचालकता - को आधुनिक सिद्धांत में मैक्रोस्कोपिक क्वांटम प्रभाव के रूप में समझाया गया है।

चरण संक्रमण कई प्रकार के होते हैं। एक चरण संक्रमण के दौरान, तापमान नहीं बदलता है, लेकिन सिस्टम का आयतन बदलता है।

पहली तरह के चरण संक्रमणकिसी पदार्थ की समग्र अवस्थाओं में परिवर्तन को कहा जाता है यदि: पूरे संक्रमण के दौरान तापमान स्थिर रहता है; सिस्टम की मात्रा में परिवर्तन; सिस्टम की एन्ट्रापी बदल जाती है। इस तरह के एक चरण संक्रमण होने के लिए, परिवर्तन की गुप्त गर्मी के अनुरूप पदार्थ के दिए गए द्रव्यमान को एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्रदान करना आवश्यक है।

वास्तव में, अधिक संघनित चरण से कम घनत्व वाले चरण में संक्रमण के दौरान, गर्मी के रूप में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा प्रदान की जानी चाहिए, जो क्रिस्टल जाली (पिघलने के दौरान) को नष्ट करने या तरल अणुओं को हटाने के लिए जाएगी। एक दूसरे (वाष्पीकरण के दौरान)। परिवर्तन के दौरान, अव्यक्त गर्मी को एकजुट बलों पर काबू पाने के लिए खर्च किया जाता है, थर्मल गति की तीव्रता नहीं बदलती है, परिणामस्वरूप तापमान स्थिर रहता है। इस तरह के एक संक्रमण के साथ, विकार की डिग्री, और इसलिए एन्ट्रापी बढ़ जाती है। यदि प्रक्रिया विपरीत दिशा में जाती है, तो गुप्त ऊष्मा निकलती है।

दूसरे प्रकार के चरण संक्रमणसिस्टम की समरूपता में बदलाव के साथ जुड़ा हुआ है: संक्रमण बिंदु के ऊपर, सिस्टम, एक नियम के रूप में, एक उच्च समरूपता है, जैसा कि एलडी लैंडौ ने 1937 में दिखाया था। उदाहरण के लिए, एक चुंबक में, संक्रमण बिंदु के ऊपर स्पिन क्षण यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं, और एक ही कोण के माध्यम से एक ही धुरी के चारों ओर सभी स्पिनों के साथ-साथ घूर्णन सिस्टम के गुणों को नहीं बदलता है। संक्रमण बिंदुओं के नीचे, स्पिन में कुछ तरजीही अभिविन्यास होता है, और उनके एक साथ घूमने से सिस्टम के चुंबकीय क्षण की दिशा बदल जाती है। लैंडौ ने आदेश देने वाले कारक की शुरुआत की और इस गुणांक की शक्तियों में संक्रमण बिंदु पर थर्मोडायनामिक क्षमता का विस्तार किया, जिसके आधार पर उन्होंने सभी संभावित प्रकार के संक्रमणों का वर्गीकरण बनाया।

डोव, साथ ही सुपरफ्लुइडिटी और सुपरकंडक्टिविटी की घटना का सिद्धांत। इस आधार पर, लैंडौ और लाइफशिट्ज़ ने कई महत्वपूर्ण समस्याओं पर विचार किया - एक फेरोइलेक्ट्रिक का एक पैराइलेक्ट्रिक में संक्रमण, एक फेरोमैग्नेट से एक पैरामैग्नेट में संक्रमण, संक्रमण बिंदु पर ध्वनि अवशोषण, धातुओं और मिश्र धातुओं का अतिचालक अवस्था में संक्रमण, आदि।

सांख्यिकीय यांत्रिकी के आधार पर एक प्रणाली के थर्मोडायनामिक गुणों की गणना में सिस्टम के एक विशिष्ट मॉडल का चुनाव शामिल है, और सिस्टम जितना अधिक जटिल होगा, मॉडल उतना ही सरल होना चाहिए। ई। इसिंग ने एक फेरोमैग्नेट (1925) का एक मॉडल प्रस्तावित किया और किसी भी क्षेत्र और तापमान के लिए निकटतम पड़ोसियों के साथ बातचीत को ध्यान में रखते हुए, एक-आयामी श्रृंखला की समस्या को हल किया। गहन बातचीत के साथ कणों की ऐसी प्रणालियों के गणितीय विवरण में, एक सरलीकृत मॉडल चुना जाता है, जब केवल जोड़ी-प्रकार की बातचीत होती है (ऐसे द्वि-आयामी मॉडल को इसिंग जाली कहा जाता है)। लेकिन चरण संक्रमणों की गणना हमेशा नहीं की जाती थी, शायद कई कणों की प्रणालियों के लिए सामान्य कुछ बेहिसाब घटनाओं के कारण, और स्वयं कणों की प्रकृति (तरल कण या चुंबक) कोई फर्क नहीं पड़ता। एल. ऑनसागर ने द्वि-आयामी आइसिंग मॉडल (1944) के लिए एक सटीक समाधान दिया। उन्होंने द्विध्रुवों को जालक नोड्स पर रखा, जो स्वयं को केवल दो तरीकों से उन्मुख कर सकते हैं, और ऐसा प्रत्येक द्विध्रुव केवल अपने पड़ोसी के साथ बातचीत कर सकता है। यह पता चला कि संक्रमण बिंदु पर, संक्रमण बिंदु के दोनों किनारों पर सममित रूप से लॉगरिदमिक कानून के अनुसार गर्मी क्षमता अनंत तक जाती है। बाद में यह पता चला कि यह निष्कर्ष सभी दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। ऑनसागर के काम से पता चला कि सांख्यिकीय यांत्रिकी की विधि चरण परिवर्तनों के लिए नए परिणाम प्राप्त करना संभव बनाती है।

दूसरे, तीसरे, आदि के चरण संक्रमण। पीढ़ी थर्मोडायनामिक क्षमता के उन डेरिवेटिव के क्रम से संबंधित हैं, जो संक्रमण बिंदु पर परिमित परिवर्तन का अनुभव करते हैं। चरण परिवर्तनों का ऐसा वर्गीकरण सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी पी। एरेनफेस्ट के काम से जुड़ा है। दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के मामले में, दूसरे क्रम के डेरिवेटिव का अनुभव संक्रमण बिंदु पर कूदता है: निरंतर दबाव पर गर्मी क्षमता सी पी =, संपीड्यता , गुणांक

थर्मल विस्तार गुणांक, जबकि प्रति-

सभी डेरिवेटिव निरंतर रहते हैं। इसका अर्थ है कि ऊष्मा का कोई विमोचन (अवशोषण) नहीं होता है और विशिष्ट आयतन में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का उपयोग केवल 70 के दशक में कण प्रणालियों की गणना के लिए किया जाने लगा। 20 वीं सदी प्रणाली को एक चर चरण के साथ एक जाली के रूप में माना जाता था, जिससे गणना की सटीकता को बदलना और वास्तविक प्रणाली के विवरण तक पहुंचना और कंप्यूटर का उपयोग करना संभव हो गया। अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी सी। विल्सन ने गणना की एक नई पद्धति को लागू करने के बाद, सिस्टम की समरूपता के पुनर्व्यवस्था से जुड़े दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों की समझ में गुणात्मक छलांग प्राप्त की। वास्तव में, उन्होंने क्वांटम यांत्रिकी को सांख्यिकीय से जोड़ा, और उनके काम को मौलिक प्राप्त हुआ

मानसिक अर्थ। वे दहन प्रक्रियाओं में, और इलेक्ट्रॉनिक्स में, और ब्रह्मांडीय घटनाओं और परमाणु बातचीत के विवरण में लागू होते हैं। विल्सन ने महत्वपूर्ण घटनाओं की एक विस्तृत श्रेणी की जांच की और दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों का एक सामान्य सिद्धांत बनाया।

छात्र के लिए पोर्टल। आत्म प्रशिक्षण

चरण और चरण संक्रमण की अवधारणाएं। पहले और दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण

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