Kami telah mempertimbangkan transisi dari keadaan cair dan gas ke padat, yaitu, kristalisasi, dan transisi terbalik - peleburan dan sublimasi. Sebelumnya di ch. VII kita berkenalan dengan transisi cair ke uap - penguapan dan transisi terbalik - kondensasi. Dengan semua transisi fase ini (transformasi), tubuh melepaskan atau menyerap energi dalam bentuk panas laten dari transisi yang sesuai (panas peleburan, panas penguapan, dll.).

Transisi fase yang disertai dengan lompatan energi atau kuantitas lain yang terkait dengan energi, seperti kerapatan, disebut transisi fase orde pertama.

Untuk transisi fase jenis pertama, seperti lompatan, yaitu, terjadi dalam rentang suhu yang sangat sempit, perubahan sifat zat adalah karakteristik. Oleh karena itu, seseorang dapat berbicara tentang suhu transisi atau titik transisi tertentu: titik didih, titik leleh, dan

Suhu transisi fase tergantung pada parameter eksternal - tekanan pada suhu tertentu, keseimbangan fase di mana transisi terjadi ditetapkan pada tekanan yang ditentukan dengan baik. Garis kesetimbangan fase dijelaskan oleh persamaan Clausius-Clapeyron yang kita ketahui:

di mana adalah panas transisi molar, dan adalah volume molar kedua fase.

Selama transisi fase orde pertama, fase baru tidak segera muncul di seluruh volume. Pertama, inti fase baru terbentuk, yang kemudian tumbuh, menyebar ke seluruh volume.

Kami bertemu dengan proses pembentukan inti ketika mempertimbangkan proses kondensasi cair. Kondensasi membutuhkan keberadaan pusat kondensasi (inti) dalam bentuk butiran debu, ion, dll. Dengan cara yang sama, pemadatan cairan membutuhkan pusat kristalisasi. Dengan tidak adanya pusat seperti itu, uap atau cairan mungkin dalam keadaan sangat dingin. Hal ini dimungkinkan, misalnya, untuk mengamati air murni untuk waktu yang lama pada suhu

Namun, ada transisi fase di mana transformasi terjadi segera di seluruh volume sebagai akibat dari perubahan terus menerus dalam kisi kristal, yaitu, pengaturan bersama partikel dalam kisi. Ini dapat mengarah pada fakta bahwa pada suhu tertentu simetri kisi berubah, misalnya, kisi dengan simetri rendah beralih ke kisi dengan simetri lebih tinggi. Temperatur ini akan menjadi titik transisi fase, yang dalam hal ini disebut transisi fase orde dua. Suhu di mana transisi fase orde kedua terjadi disebut titik Curie, setelah Pierre Curie, yang menemukan transisi fase orde kedua dalam feromagnet.

Dengan perubahan keadaan yang terus-menerus pada titik transisi, tidak akan ada keseimbangan dua fase yang berbeda, karena transisi terjadi segera di seluruh volume. Oleh karena itu, tidak ada lompatan energi dalam II pada titik transisi. Akibatnya, transisi semacam itu tidak disertai dengan pelepasan atau penyerapan panas laten transisi. Tetapi karena pada suhu di atas dan di bawah titik transisi, zat tersebut berada dalam modifikasi kristal yang berbeda, mereka memiliki kapasitas panas yang berbeda. Ini berarti bahwa pada titik transisi fase, kapasitas panas berubah secara tiba-tiba, yaitu, turunan dari energi internal terhadap suhu

Koefisien muai volumetrik juga berubah secara tiba-tiba, meskipun volume itu sendiri pada titik transisi tidak berubah.

Transisi fase jenis kedua diketahui, di mana perubahan keadaan yang terus-menerus tidak berarti perubahan dalam struktur kristal, tetapi di mana keadaan juga berubah secara simultan di seluruh volume. Transisi paling terkenal dari jenis ini adalah transisi suatu zat dari keadaan feromagnetik ke keadaan non-ferromagnetik, yang terjadi pada suhu yang disebut titik Curie; transisi beberapa logam dari keadaan normal ke superkonduktor, di mana hambatan listrik menghilang. Dalam kedua kasus, tidak ada perubahan struktur kristal yang terjadi pada titik transisi, tetapi dalam kedua kasus keadaan berubah secara terus menerus dan simultan di seluruh volume. Transisi jenis kedua juga merupakan transisi helium cair dari keadaan He I ke keadaan He II. Dalam semua kasus ini, lonjakan kapasitas panas diamati pada titik transisi. (Sehubungan dengan ini, suhu transisi fase orde kedua memiliki nama kedua: disebut titik -, sesuai dengan sifat kurva perubahan kapasitas panas pada titik ini; ini telah disebutkan dalam 118 , dalam teks tentang helium cair.)

Sekarang mari kita menganalisis sedikit lebih detail bagaimana transisi fase terjadi. Peran utama dalam transformasi fasa dimainkan oleh fluktuasi kuantitas fisik. Kami telah bertemu dengan mereka ketika membahas penyebab gerak Brown partikel padat tersuspensi dalam cairan (§ .7).

Fluktuasi - perubahan acak dalam energi, kepadatan, dan kuantitas lain yang terkait dengannya - selalu ada. Tetapi jauh dari titik transisi fase, mereka muncul dalam volume yang sangat kecil dan segera larut lagi. Ketika suhu dan tekanan dalam zat mendekati kritis, maka dalam volume yang ditutupi oleh fluktuasi, munculnya fase baru menjadi mungkin. Seluruh perbedaan antara transisi fase orde pertama dan kedua terletak pada kenyataan bahwa fluktuasi di dekat titik transisi berkembang secara berbeda.

Telah dikatakan di atas bahwa dalam transisi orde pertama, fase baru muncul dalam bentuk inti di dalam fase lama. Alasan kemunculannya adalah fluktuasi acak dalam energi dan kepadatan. Saat mendekati titik transisi, fluktuasi yang mengarah ke fase baru lebih sering terjadi, dan meskipun setiap fluktuasi mencakup volume yang sangat kecil, bersama-sama mereka dapat menyebabkan munculnya inti makroskopik fase baru jika ada pusat kondensasi. di tempat pembentukan mereka.

Dalam kasus transisi jenis kedua, situasinya jauh lebih rumit. Karena fase baru muncul sekaligus di seluruh volume, fluktuasi mikroskopis biasa dengan sendirinya tidak dapat menyebabkan transisi fase. Karakter mereka berubah secara signifikan. Ketika suhu kritis didekati, fluktuasi yang "mempersiapkan" transisi ke fase baru menutupi bagian zat yang meningkat dan, akhirnya, pada titik transisi menjadi tak terbatas,

yaitu, mereka terjadi di seluruh. Di bawah titik transisi, ketika fase baru telah terbentuk, mereka mulai membusuk lagi dan secara bertahap kembali menjadi jangka pendek dan berumur pendek.

Transisi fase orde kedua selalu dikaitkan dengan perubahan simetri sistem; dalam fase baru, muncul orde yang tidak ada pada orde aslinya (misalnya, momen magnetik partikel individu diurutkan pada transisi ke keadaan feromagnetik), atau perubahan urutan yang sudah ada (selama transisi dengan perubahan struktur kristal).

Orde baru ini juga terkandung dalam fluktuasi di dekat titik transisi fase.

Penjelasan yang jelas tentang mekanisme transisi yang dijelaskan adalah "efek kerumunan menatap" yang terkenal (Gbr. 185). Mari kita bayangkan orang yang lewat berjalan di sepanjang trotoar dan melihat ke arah yang paling acak. Ini adalah keadaan "normal" dari keramaian jalanan, di mana tidak ada ketertiban. Biarkan sekarang salah satu orang yang lewat tanpa alasan yang jelas menatap ke jendela kosong di lantai dua ("fluktuasi acak"). Lambat laun, semakin banyak orang mulai melihat ke luar jendela yang sama, dan pada akhirnya, semua mata tertuju pada satu titik. Fase "tertib" telah muncul, meskipun tidak ada kekuatan eksternal yang berkontribusi pada pembentukan ketertiban - sama sekali tidak ada yang terjadi di luar jendela di lantai dua

Transisi fase jenis kedua adalah fenomena yang sangat kompleks dan menarik. Proses yang terjadi di sekitar titik transisi belum sepenuhnya diselidiki, dan gambaran lengkap tentang perilaku kuantitas fisik di bawah kondisi fluktuasi tak terbatas masih dibuat.

transisi in-va dari satu fase ke fase lain dengan perubahan parameter keadaan yang mencirikan termodinamika. keseimbangan. Nilai t-ry, tekanan atau k.-l. fisik lainnya besaran di mana F. p. terjadi dalam sistem satu komponen, disebut. titik transisi. Dengan jenis sifat F. p. I, dinyatakan oleh turunan pertama dari energi Gibbs G sehubungan dengan tekanan R, t-re T dan parameter lainnya berubah secara tiba-tiba dengan perubahan terus menerus pada parameter ini. Dalam hal ini, panas transisi dilepaskan atau diserap. Dalam sistem satu komponen, suhu transisi 1 terkait dengan tekanan p 1 Persamaan Clausius-Clapeyron dp 1 /dT 1 ==QIT 1D V, di mana Q adalah panas transisi, DV adalah lompatan volume. Fase kelas satu dicirikan oleh fenomena histeresis (misalnya, panas berlebih atau pendinginan berlebih dari salah satu fase), yang diperlukan untuk pembentukan inti fase lain dan agar aliran fase berlanjut pada laju yang terbatas. Dengan tidak adanya inti stabil, fase superheated (supercooled) berada dalam keadaan kesetimbangan metastabil (lihat Gambar. lahirnya babak baru). Fase yang sama dapat ada (walaupun metastabil) di kedua sisi titik transisi pada diagram keadaan (namun, fase kristal tidak dapat terlalu panas di atas suhu leleh atau sublimasi). Pada titik F. hal. I jenis energi Gibbs G sebagai fungsi parameter keadaan kontinu (lihat Gambar. dalam Seni. diagram keadaan), dan kedua fase dapat hidup berdampingan untuk waktu yang lama, yaitu, ada yang disebut. pemisahan fase (misalnya, koeksistensi cairan dan uapnya atau padatan dan lelehan untuk volume total sistem tertentu).

F. p. I kind - fenomena yang tersebar luas di alam. Ini termasuk penguapan dan kondensasi dari fase gas ke cair, peleburan dan pemadatan, sublimasi dan kondensasi (desublimasi) dari gas ke fase padat, sebagian besar transformasi polimorfik, beberapa transisi struktural dalam padatan, misalnya pembentukan martensit dalam paduan besi-karbon. . Dalam superkonduktor murni, magnet cukup kuat. medan menginduksi transisi fase jenis pertama dari superkonduktor ke keadaan normal.

Di bawah F. p. jenis kedua, kuantitas G itu sendiri dan turunan pertama dari G terhadap T, p dan parameter keadaan lainnya berubah terus menerus, dan turunan kedua (masing-masing, kapasitas panas, koefisien kompresibilitas dan ekspansi termal) dengan perubahan parameter yang terus menerus berubah secara tiba-tiba atau tunggal. Panas tidak dilepaskan atau diserap, fenomena histeresis dan keadaan metastabil tidak ada. Untuk F.p. Jenis II, diamati dengan perubahan suhu, termasuk, misalnya, transisi dari keadaan paramagnetik (tidak teratur) ke keadaan teratur secara magnetis (ferro dan ferimagnetik di titik curie, antiferromagnetik pada titik Neel) dengan munculnya magnetisasi spontan (masing-masing, di seluruh kisi atau di masing-masing subkisi magnetik); dielektrik transisi - feroelektrik dengan munculnya polarisasi spontan; penampilan keadaan teratur dalam padatan (dalam memesan paduan); transisi smetik. kristal cair di nematik fase, disertai dengan peningkatan kapasitas panas yang tidak normal, serta transisi antara penguraian. smectic fase; l-transisi dalam 4 He, disertai dengan munculnya konduktivitas termal dan superfluiditas yang sangat tinggi (lihat Gambar. Helium); transisi logam ke keadaan superkonduktor tanpa adanya magnet. bidang.

F. p. dapat dikaitkan dengan perubahan tekanan. Banyak zat pada tekanan rendah mengkristal menjadi struktur yang dikemas secara longgar. Sebagai contoh, struktur grafit adalah serangkaian lapisan atom karbon dengan jarak yang luas. Pada tekanan yang cukup tinggi, nilai energi Gibbs yang besar sesuai dengan struktur longgar tersebut, dan fase kesetimbangan rapat sesuai dengan nilai yang lebih kecil. Oleh karena itu, pada tekanan tinggi, grafit berubah menjadi berlian. Cairan kuantum 4 He dan 3 He tetap cair pada tekanan normal hingga suhu terendah yang dicapai mendekati abs. nol. Alasan untuk ini adalah dalam interaksi yang lemah. atom dan amplitudo besar dari "getaran nol" mereka (kemungkinan besar terowongan kuantum dari satu posisi tetap ke posisi lain). Namun, peningkatan tekanan menyebabkan helium cair menjadi padat; misalnya, 4 He pada 2,5 MPa membentuk heksagen, kisi yang rapat.

Interpretasi umum F. p. jenis kedua diusulkan oleh L. D. Landau pada tahun 1937. Di atas titik transisi, sistem, sebagai aturan, memiliki simetri lebih tinggi daripada di bawah titik transisi, oleh karena itu F. p. Genus diperlakukan sebagai titik perubahan simetri. Misalnya, pada feromagnet di atas titik Curie, arah putaran magnet. momen partikel didistribusikan secara acak, sehingga rotasi simultan semua berputar di sekitar sumbu yang sama dengan sudut yang sama tidak mengubah fisik. St dalam sistem. Di bawah titik transisi belakang memiliki kelebihan. orientasi, dan rotasi bersamanya dalam pengertian di atas mengubah arah magnet. momen dari sistem. Dalam paduan dua komponen, atom yang A dan B terletak di lokasi kubik sederhana. kristal kisi, keadaan tidak teratur ditandai dengan kacau. distribusi A dan B pada simpul kisi, sehingga pergeseran kisi satu periode tidak mengubah r.v. Di bawah titik transisi, susunan atom-atom paduannya adalah: ...ABAB... Pergeseran kisi semacam itu dengan periode menyebabkan penggantian semua atom A dengan B dan sebaliknya. T. arr., simetri kisi berkurang, karena sub kisi yang dibentuk oleh atom A dan B menjadi tidak ekuivalen.

Simetri muncul dan menghilang secara tiba-tiba; dalam hal ini, pelanggaran simetri dapat ditandai dengan fisik. nilai, ke surga dengan jenis F. p. II berubah terus menerus dan disebut. parameter pesanan. Untuk cairan murni, parameter seperti itu adalah kerapatan, untuk larutan - komposisi, untuk ferro dan ferrimagnet - magnetisasi spontan, untuk feroelektrik - listrik spontan. polarisasi, untuk paduan - proporsi atom yang dipesan untuk smectic. kristal cair - amplitudo gelombang densitas, dll. Dalam semua kasus ini, pada t-rah di atas jenis titik F. p. II, parameter urutan adalah nol, di bawah titik ini pertumbuhan anomalinya dimulai, mengarah ke maks. nilai pada T = O.

Tidak adanya panas transisi, lonjakan kepadatan, dan konsentrasi, yang merupakan karakteristik dari jenis F. p. II, juga diamati dalam keadaan kritis. titik pada kurva F. p. jenis pertama (lihat peristiwa kritis). Kemiripannya sangat dalam. Nyatakan di-va tentang kritis. poin juga dapat dicirikan oleh kuantitas yang berperan sebagai parameter pesanan. Misalnya, dalam kasus cairan kesetimbangan - uap, parameter seperti itu adalah penyimpangan kerapatan pulau dari kritis. nilai: saat bergerak di sepanjang kritis isokore dari sisi gas tr tinggi homogen dan deviasi densitas dari kritis. nilainya nol, dan di bawah kritis. t-ry in-in dikelompokkan menjadi dua fase, di mana masing-masing deviasi densitas dari fase kritis tidak sama dengan nol.

Karena fase-fasenya sedikit berbeda satu sama lain di dekat titik F. p. jenis kedua, keberadaan fluktuasi parameter orde dimungkinkan, dengan cara yang sama seperti di dekat kritis. poin. Kritis dikaitkan dengan ini. fenomena di titik F. p. jenis kedua: pertumbuhan anomali mag. kerentanan feromagnet dan dielektrik. kerentanan feroelektrik (analog adalah peningkatan kompresibilitas di dekat titik kritis transisi cair-uap); peningkatan tajam dalam kapasitas panas; hamburan anomali gelombang cahaya dalam sistem uap cair (yang disebut opalesensi kritis), sinar-X dalam padatan, neutron dalam feromagnet. Perubahan yang signifikan dan dinamis. proses, yang terkait dengan resorpsi yang sangat lambat dari fluktuasi yang dihasilkan. Misalnya, dekat kritis titik cair - uap mempersempit garis hamburan cahaya Rayleigh, masing-masing di dekat titik Curie dan Neel. dalam feromagnet dan antiferromagnet, difusi putaran melambat (perambatan magnetisasi berlebih terjadi sesuai dengan hukum difusi). Ukuran rata-rata fluktuasi (jari-jari korelasi) meningkat saat mendekati titik fungsi fase orde kedua dan menjadi anomali besar pada titik ini. Artinya, setiap bagian pulau di titik transisi "merasakan" perubahan yang terjadi di bagian lain. Sebaliknya, jauh dari titik transisi jenis kedua, fluktuasi secara statistik independen dan perubahan acak dalam keadaan di bagian tertentu dari sistem tidak mempengaruhi sifat-sifat bagian lainnya.

Pembagian transisi fase menjadi dua jenis agak sewenang-wenang, karena ada transisi fase jenis pertama dengan lompatan kecil dalam parameter urutan dan panas transisi rendah dengan fluktuasi yang sangat berkembang. Ini Naib, tipikal untuk transisi antar kristal cair. fase. Paling sering ini adalah F. p. dari jenis pertama, sangat dekat dengan F. p. P dari genus. Karena itu, mereka biasanya disertai dengan kritik. fenomena. Sifat banyak F. p. dalam kristal cair ditentukan oleh interaksi. beberapa parameter pesanan yang terkait dengan Desember. jenis simetri. Di beberapa organisasi samb. disebut. mengembalikan kristal cair fase-fase yang muncul pada pendinginan di bawah suhu keberadaan nematic primer, cholesteric. dan smetik. fase.

Titik tunggal pada diagram fase di mana garis transisi jenis pertama berubah menjadi garis transisi jenis kedua, disebut. trikritis dot. Trikritis titik-titik ditemukan pada garis F. p. dalam keadaan superfluida di p-rax 4 He - 3 He, pada garis transisi orientasi dalam amonium halida, pada garis transisi nematik. kristal cair - smectic. kristal cair dan dalam sistem lain.

Lit.: Braut R., Transisi fase, trans. dari bahasa Inggris, M., 1967; Landau L.D., Lifshits E.M., Fisika statistik, bagian 1, 3rd ed., M., 1976; Pikin S. A., Transformasi struktural dalam kristal cair, M., 1981; Patashinsky A. 3., Pokrovsky V. L., Fluktuasi teori transisi fase, 2nd ed., M., 1982; Anisimov M. A., Fenomena kritis dalam cairan dan kristal cair, M., 1987. M. A. Anisimov.

• - - kelas khusus transisi fase magnetik, di mana orientasi sumbu magnetisasi mudah berubah dengan perubahan eksternal. parameter...

  Ensiklopedia Fisik

• - dalam akselerator - satu set osilasi fase yang saling terkait, jari-jari orbit, dan energi muatan. partikel mendekati nilai kesetimbangannya. Untuk praktis...

  Ensiklopedia Fisik

• - distorsi bentuk sinyal karena pelanggaran hubungan fase dalam spektrum frekuensinya ...

  Ensiklopedia Fisik

• Ensiklopedia Kimia

• - lompat transisi sistem kuantum dari satu kemungkinan keadaan ke keadaan lainnya. Transisi kuantum dapat bersifat radiasi dan non-radiatif...

  Ensiklopedia Modern

• Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

• - - dibangun di atas penyangga saat melintasi air dan penghalang lainnya, saat meletakkan pipa di tanah berawa, berair, permafrost ...

  Ensiklopedia Geologi

• - tegangan yang timbul selama transformasi fase logam dan paduan dalam keadaan padat karena perbedaan volume spesifik dari fase yang terbentuk dan fase awal. Lihat juga: - Tegangan - termal...

  Kamus Ensiklopedis Metalurgi

• - lihat Otot, sifat listrik ...

  Kamus Ensiklopedis Brockhaus dan Euphron

• - dalam teori kuantum, transisi sistem mikro fisik dari satu keadaan ke keadaan lain, terkait dengan kelahiran atau penghancuran partikel virtual, yaitu partikel yang hanya ada di yang menengah, memiliki ...
• - transisi mendadak sistem kuantum dari satu keadaan ke keadaan lain ...

  Ensiklopedia Besar Soviet

• - lihat Transisi kuantum...

  Ensiklopedia Besar Soviet

• - transisi suatu zat dari satu fase ke fase lain, terjadi dengan perubahan suhu, tekanan, atau di bawah pengaruh faktor eksternal lainnya ...

  Ensiklopedia Modern

• - transisi tiba-tiba dari sistem kuantum dari satu kemungkinan keadaan ke keadaan lain ...

  Kamus ensiklopedis besar

• - Kata kerja yang menunjukkan fase tindakan apa pun ...

  Kamus istilah linguistik

• - FASE, -s, ...

  Kamus penjelasan Ozhegov

"TRANSISI FASA" dalam buku

Transisi

Dari buku Pidato tanpa persiapan. Apa dan bagaimana mengatakannya jika Anda terkejut penulis Sednev Andrey

Transisi Ketika berbicara tanpa persiapan, pertama-tama Anda berbicara tentang apa yang pertama kali muncul di pikiran Anda, kemudian beralih ke ide kedua, lalu ke yang ketiga, dan jika perlu, bahkan lebih jauh. Untuk membuat pidato Anda terdengar indah dan santai, gunakan spesial

Transisi

Dari buku Kedewasaan. Tanggung jawab menjadi diri sendiri pengarang Rajneesh Bhagwan Shri

Transisi Dari Tidak Menjadi YA Kesadaran membawa kebebasan. Kebebasan tidak berarti hanya kebebasan untuk melakukan hal yang benar; jika itu arti kebebasan, kebebasan seperti apakah itu? Jika Anda hanya bebas melakukan hal yang benar, maka Anda tidak bebas sama sekali. Kebebasan berarti keduanya

Transisi

Dari buku Numerologi Karma Slavia. Tingkatkan matriks takdir Anda pengarang Maslova Natalia Nikolaevna

Transisi Saya akan memberi tahu Anda secara singkat bagaimana seseorang dapat mengatur transisi untuk dirinya sendiri. Untuk lebih jelasnya lihat bagian “What to do?” Misalnya angka delapan adalah clan. Artinya, untuk mengubahnya menjadi unit, kita perlu melepaskan diri dari klan. Kita harus meninggalkan rumah. Berhenti entah bagaimana

Eksperimen fase

Dari buku Fase. Menghancurkan ilusi kenyataan penulis Rainbow Michael

12. Transisi

Dari buku Proshow Producer Versi 4.5 Manual oleh Corporation Photodex

12. Transisi Seni transisi dari slide ke slide

2. Transisi CSS

Dari Buku CSS3 untuk Desainer Web oleh Siderholm Dan

2. Transisi CSS Saat itu tahun 1997; Saya berada di sebuah apartemen miskin di Allston yang indah, Massachusetts. Malam yang khas untuk melihat kode sumber dan mempelajari HTML, didahului dengan hari mengemas CD di label rekaman lokal, hampir tanpa biaya

7.2. Transisi

Dari buku Tutorial UML pengarang Leonenkov Alexander

7.2. Transisi Sebuah transisi sebagai elemen dari UML telah dibahas di Bab 6. Saat membuat diagram aktivitas, hanya transisi non-pemicu yang digunakan, yaitu transisi yang menyala segera setelah aktivitas selesai atau eksekusi tindakan terkait. Ini

Hubungan fase dalam penguat emitor bersama

Dari buku OrCAD PSpice. Analisis rangkaian listrik oleh Keown J.

Hubungan fasa dalam penguat common-emitter Ketika resistor emitor RE digunakan dalam penguat OE untuk menstabilkan parameter bias, hal itu didorong oleh kapasitor CE dengan kapasitansi sedemikian rupa sehingga pada frekuensi sinyal input emitor dapat dipertimbangkan

Transisi

Dari buku The Art of Fiction [Panduan untuk Penulis dan Pembaca.] oleh Rand Ayn

Transisi Masalah yang sulit, yang biasanya tidak terpikirkan sampai ditemui secara langsung, adalah bagaimana berpindah dari satu titik ke titik lain - misalnya, bagaimana membawa seseorang dari sebuah ruangan ke jalan, atau bagaimana membuatnya melintasi ruangan. untuk mengambil sesuatu. Di atas panggung tentang ini

Transisi

Dari buku Dressage Horse penulis Boldt Harry

Transisi Transisi dari satu gaya berjalan ke gaya berjalan lainnya dan dari satu ritme ke ritme lainnya harus terlihat jelas, tetapi dilakukan dengan lancar, tidak tersentak-sentak. Saat menjalankan program, seseorang harus berkonsentrasi untuk membuat transisi di tempat yang ditentukan. Hingga

Eksperimen fase

Dari buku Superpowers of the Human Brain. Perjalanan ke alam bawah sadar penulis Rainbow Michael

Eksperimen fase Pada bagian ini, penekanannya bukan pada fakta mencapai fase itu sendiri, tetapi pada tindakan internal lebih lanjut di dalamnya: bergerak di ruang angkasa, mengendalikannya, menemukan objek dan eksperimen. Praktisi dari waktu ke waktu mencoba mengarahkan eksperimen mereka ke

4.18 Transisi fase jenis pertama dan kedua

Dari buku Teori Balistik Ritz dan Gambar Alam Semesta pengarang Semikov Sergey Alexandrovich

4.18 Transisi fase jenis 1 dan 2 Saya percaya bahwa kita harus memperkenalkan konsep simetri ke dalam fisika, yang begitu akrab bagi ahli kristalografi. P. Curie, "On the Symmetry of Physical Phenomena", 1894. Studi-studi ini, jika dilanjutkan oleh P. Curie, mungkin dapat dikembangkan

7. Transisi fase jenis pertama dan kedua

pengarang Buslaeva Elena Mikhailovna

7. Transisi fasa jenis I dan II Komponen dalam keadaan cair (komponen A) larut tanpa batas, komponen dalam keadaan padat (komponen B) tidak membentuk senyawa kimia dan tidak larut Diagram keadaan mewakili grafik dalam koordinat paduan -

12. Transformasi fase dalam keadaan padat

Dari buku Ilmu Material. Boks bayi pengarang Buslaeva Elena Mikhailovna

12. Transformasi fase dalam keadaan padat Fase adalah bagian homogen dari sistem, yang dipisahkan dari bagian lain dari sistem (fase) oleh antarmuka, ketika melewati mana komposisi kimia atau struktur berubah secara tiba-tiba Ketika logam murni mengkristal di

27. Struktur dan sifat besi; diagram fase besi-karbon metastabil dan stabil. Pembentukan struktur baja karbon. Penentuan kandungan karbon dalam baja berdasarkan struktur

Dari buku Ilmu Material. Boks bayi pengarang Buslaeva Elena Mikhailovna

27. Struktur dan sifat besi; diagram fase besi-karbon metastabil dan stabil. Pembentukan struktur baja karbon. Penentuan kandungan karbon dalam baja berdasarkan struktur Paduan besi-karbon adalah logam yang paling umum

Transisi fase (transformasi fase) dalam termodinamika- transisi suatu zat dari satu fase termodinamika ke fase termodinamika lainnya ketika kondisi eksternal berubah. Dari sudut pandang pergerakan sistem sepanjang diagram fase dengan perubahan parameter intensifnya (suhu, tekanan, dll.), transisi fase terjadi ketika sistem melintasi garis yang memisahkan dua fase. Karena fase termodinamika yang berbeda dijelaskan oleh persamaan keadaan yang berbeda, selalu mungkin untuk menemukan kuantitas yang berubah secara tiba-tiba selama transisi fase.

Karena pembagian ke dalam fase termodinamika adalah klasifikasi keadaan yang lebih kecil daripada pembagian menjadi keadaan agregat suatu zat, tidak setiap transisi fase disertai dengan perubahan keadaan agregat. Namun, setiap perubahan dalam keadaan agregasi adalah transisi fase.

Transisi fase yang paling sering dipertimbangkan adalah transisi dengan perubahan suhu, tetapi pada tekanan konstan (biasanya sama dengan 1 atmosfer). Itulah mengapa istilah "titik" (dan bukan garis) dari transisi fase, titik leleh, dll.. Tentu saja, transisi fase dapat terjadi baik dengan perubahan tekanan dan pada suhu dan tekanan konstan, tetapi dengan perubahan konsentrasi komponen (misalnya, munculnya kristal garam dalam larutan yang telah mencapai kejenuhan).

Klasifikasi transisi fase

Pada transisi fase orde pertama parameter ekstensif primer yang paling penting berubah secara tiba-tiba: volume spesifik, jumlah energi internal yang tersimpan, konsentrasi komponen, dll. Kami menekankan: yang kami maksud adalah perubahan mendadak dalam jumlah ini dengan perubahan suhu, tekanan, dll., dan bukan perubahan waktu yang tiba-tiba (untuk yang terakhir, lihat bagian Dinamika transisi fase di bawah).

Contoh paling umum transisi fase jenis pertama:

• peleburan dan pemadatan
• mendidih dan kondensasi
• sublimasi dan desublimasi

Pada transisi fase jenis kedua kepadatan dan energi internal tidak berubah, sehingga transisi fase seperti itu mungkin tidak terlihat dengan mata telanjang. Lompatan dialami oleh turunannya sehubungan dengan suhu dan tekanan: kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, berbagai kerentanan, dll.

Transisi fase jenis kedua terjadi dalam kasus-kasus ketika simetri struktur suatu zat berubah (simetri dapat sepenuhnya hilang atau berkurang). Deskripsi transisi fase orde kedua sebagai konsekuensi dari perubahan simetri diberikan oleh teori Landau. Saat ini, sudah lazim untuk berbicara bukan tentang perubahan simetri, tetapi tentang penampilan pada titik transisi dari parameter urutan, yang sama dengan nol dalam fase yang kurang teratur dan bervariasi dari nol (pada titik transisi) ke bukan nol nilai dalam fase yang lebih teratur.

Contoh paling umum dari transisi fase orde kedua: perjalanan sistem melalui titik kritis

• transisi paramagnet-ferromagnet atau paramagnet-antiferromagnet (parameter urutan - magnetisasi)
• transisi logam dan paduan ke keadaan superkonduktivitas (parameter urutan adalah kepadatan kondensat superkonduktor)
• transisi helium cair ke keadaan superfluida (pp - kepadatan komponen superfluida)
• transisi bahan amorf ke keadaan kaca

Fisika modern juga menyelidiki sistem yang memiliki transisi fase ketiga atau jenis yang lebih tinggi.

Baru-baru ini, konsep transisi fase kuantum telah tersebar luas, yaitu transisi fase yang dikendalikan bukan oleh fluktuasi termal klasik, tetapi oleh fluktuasi kuantum, yang ada bahkan pada suhu nol mutlak, di mana transisi fase klasik tidak dapat direalisasikan karena teorema Nernst.

Dinamika transisi fase

Seperti disebutkan di atas, lompatan sifat-sifat suatu zat berarti lompatan dengan perubahan suhu dan tekanan. Pada kenyataannya, dengan bekerja pada sistem, kita tidak mengubah besaran-besaran ini, tetapi volumenya dan energi internal totalnya. Perubahan ini selalu terjadi pada tingkat tertentu, yang berarti bahwa untuk "menutupi" seluruh celah dalam kepadatan atau energi internal tertentu, kita memerlukan waktu yang terbatas. Selama waktu ini, transisi fase tidak terjadi segera di seluruh volume zat, tetapi secara bertahap. Dalam hal ini, dalam kasus transisi fase jenis pertama, sejumlah energi dilepaskan (atau diambil), yang disebut panas transisi fase. Agar transisi fase tidak berhenti, perlu untuk terus menerus menghilangkan (atau memasok) panas ini, atau mengimbanginya dengan melakukan pekerjaan pada sistem.

Akibatnya, selama waktu ini, titik pada diagram fase yang menggambarkan sistem "membeku" (yaitu, tekanan dan suhu tetap konstan) sampai proses selesai.

literatur

• Bazarov I.P. Termodinamika. - M.: Sekolah Tinggi, 1991, 376 hal.
• Bazarov IP Delusi dan kesalahan dalam termodinamika. Ed. putaran ke-2 - M.: Editorial URSS, 2003. 120 hal.
• Kvasnikov IA Termodinamika dan fisika statistik. V.1: Teori sistem kesetimbangan: Termodinamika. -Jil.1. Ed. 2, putaran. dan tambahan - M.: URSS, 2002. 240 hal.
• Stanley. D. Transisi fase dan fenomena kritis. - M.: Mir, 1973.
• Patashinsky AZ, Pokrovskiy VL Teori fluktuasi fase transisi. - M.: Nauka, 1981.
• Gufan Yu. M. Teori termodinamika transisi fase. - Rostov n / a: Rumah penerbitan Universitas Rostov, 1982. - 172 hal.

Cabang penting termodinamika adalah studi tentang transformasi antara fase yang berbeda dari suatu zat, karena proses ini terjadi dalam praktik dan sangat penting untuk memprediksi perilaku sistem dalam kondisi tertentu. Transformasi ini disebut transisi fase, yang didedikasikan untuk artikel tersebut.

Konsep fase dan komponen sistem

Sebelum melanjutkan ke pembahasan transisi fase dalam fisika, perlu untuk mendefinisikan konsep fase itu sendiri. Seperti diketahui dari kursus fisika umum, ada tiga keadaan materi: gas, padat dan cair. Dalam bagian khusus ilmu pengetahuan - dalam termodinamika - hukum dirumuskan untuk fase materi, dan bukan untuk keadaan agregasinya. Fase dipahami sebagai volume materi tertentu yang memiliki struktur homogen, dicirikan oleh sifat fisik dan kimia tertentu dan dipisahkan dari materi lainnya oleh batas, yang disebut interfase.

Dengan demikian, konsep "fase" membawa informasi yang jauh lebih signifikan secara praktis tentang sifat-sifat materi daripada keadaan agregasinya. Sebagai contoh, keadaan padat dari logam seperti besi mungkin dalam fase berikut: suhu rendah magnetic body centered cubic (BCC), bcc nonmagnetik suhu rendah, kubus berpusat muka (fcc), dan bcc nonmagnetik suhu tinggi.

Selain konsep “fase”, hukum termodinamika juga menggunakan istilah “komponen”, yang berarti jumlah unsur kimia yang menyusun suatu sistem tertentu. Ini berarti bahwa fasa dapat berupa monokomponen (1 unsur kimia) dan multikomponen (beberapa unsur kimia).

Teorema Gibbs dan kesetimbangan antara fase sistem

Untuk memahami transisi fase, perlu diketahui kondisi kesetimbangan di antara mereka. Kondisi ini dapat diperoleh secara matematis dengan menyelesaikan sistem persamaan Gibbs untuk masing-masingnya, dengan asumsi bahwa keadaan setimbang tercapai ketika energi Gibbs total sistem yang diisolasi dari pengaruh eksternal berhenti berubah.

Sebagai hasil dari penyelesaian sistem persamaan ini, diperoleh kondisi untuk adanya keseimbangan antara beberapa fase: sistem yang terisolasi akan berhenti berkembang hanya jika tekanan, potensial kimia dari setiap komponen dan suhu di semua fase sama satu sama lain.

Aturan fase Gibbs untuk kesetimbangan

Suatu sistem yang terdiri dari beberapa fase dan komponen dapat berada dalam kesetimbangan tidak hanya pada kondisi tertentu, misalnya pada suhu dan tekanan tertentu. Beberapa variabel dalam teorema Gibbs untuk kesetimbangan dapat diubah dengan tetap mempertahankan jumlah fase dan jumlah komponen yang berada dalam kesetimbangan ini. Banyaknya variabel yang dapat diubah tanpa mengganggu kesetimbangan dalam sistem disebut bilangan kebebasan sistem.

Jumlah kebebasan l dari sistem yang terdiri dari f fase dan k komponen ditentukan secara unik dari aturan fase Gibbs. Aturan ini secara matematis ditulis sebagai berikut: l + f = k + 2. Bagaimana cara bekerja dengan aturan ini? Sangat sederhana. Sebagai contoh, diketahui bahwa sistem terdiri dari f=3 fase kesetimbangan. Berapa jumlah minimum komponen yang dapat ditampung oleh sistem seperti itu? Anda dapat menjawab pertanyaan dengan alasan sebagai berikut: dalam kasus keseimbangan, kondisi yang paling ketat ada ketika diwujudkan hanya pada indikator tertentu, yaitu, perubahan parameter termodinamika akan menyebabkan ketidakseimbangan. Ini berarti banyaknya kebebasan l=0. Mengganti nilai l dan f yang diketahui, kita memperoleh k=1, yaitu, sistem di mana tiga fase berada dalam kesetimbangan dapat terdiri dari satu komponen. Contoh mencolok adalah titik tripel air, ketika es, air cair, dan uap berada dalam kesetimbangan pada suhu dan tekanan tertentu.

Klasifikasi transformasi fase

Jika Anda mulai mengubah beberapa dalam sistem yang berada dalam kesetimbangan, maka Anda dapat mengamati bagaimana satu fase akan hilang, dan yang lain akan muncul. Contoh sederhana dari proses ini adalah mencairnya es ketika dipanaskan.

Mengingat bahwa persamaan Gibbs hanya bergantung pada dua variabel (tekanan dan suhu), dan transisi fase melibatkan perubahan variabel-variabel ini, maka secara matematis transisi antar fase dapat dijelaskan dengan membedakan energi Gibbs sehubungan dengan variabelnya. Pendekatan inilah yang digunakan oleh fisikawan Austria Paul Ehrenfest pada tahun 1933, ketika ia menyusun klasifikasi semua proses termodinamika yang diketahui yang terjadi dengan perubahan kesetimbangan fasa.

Berdasarkan dasar termodinamika, turunan pertama energi Gibbs terhadap suhu sama dengan perubahan entropi sistem. Turunan energi Gibbs terhadap tekanan sama dengan perubahan volume. Jika, ketika fase dalam sistem berubah, entropi atau volume mengalami jeda, yaitu, mereka berubah tajam, maka mereka berbicara tentang transisi fase orde pertama.

Selanjutnya, turunan kedua dari energi Gibbs sehubungan dengan suhu dan tekanan masing-masing adalah kapasitas panas dan koefisien muai volumetrik. Jika transformasi antar fase disertai dengan diskontinuitas nilai kuantitas fisik yang ditunjukkan, maka orang berbicara tentang transisi fase orde kedua.

Contoh transformasi antar fase

Ada sejumlah besar transisi yang berbeda di alam. Dalam kerangka klasifikasi ini, contoh mencolok dari transisi jenis pertama adalah proses peleburan logam atau kondensasi uap air dari udara, ketika terjadi lonjakan volume dalam sistem.

Jika kita berbicara tentang transisi jenis kedua, maka contoh yang mencolok adalah transformasi besi dari keadaan magnetis menjadi paramagnetik pada suhu 768 C atau transformasi konduktor logam menjadi keadaan superkonduktor pada suhu mendekati nol mutlak.

Persamaan yang menggambarkan transisi jenis pertama

Dalam praktiknya, seringkali perlu diketahui bagaimana suhu, tekanan, dan energi yang diserap (dilepaskan) berubah dalam suatu sistem ketika terjadi transformasi fasa di dalamnya. Dua persamaan penting digunakan untuk tujuan ini. Mereka diperoleh berdasarkan pengetahuan tentang dasar-dasar termodinamika:

1. Rumus Clapeyron, yang menetapkan hubungan antara tekanan dan suhu selama transformasi antara fase yang berbeda.
2. Rumus Clausius, yang menghubungkan energi yang diserap (dilepaskan) dan suhu sistem selama transformasi.

Penggunaan kedua persamaan tersebut tidak hanya dalam memperoleh ketergantungan kuantitatif besaran fisis, tetapi juga dalam menentukan tanda kemiringan kurva kesetimbangan dalam diagram fasa.

Persamaan untuk menggambarkan transisi jenis kedua

Transisi fase jenis 1 dan 2 dijelaskan oleh persamaan yang berbeda, karena penggunaan dan Clausius untuk transisi jenis kedua menyebabkan ketidakpastian matematis.

Untuk menggambarkan yang terakhir, persamaan Ehrenfest digunakan, yang menetapkan hubungan antara perubahan tekanan dan suhu melalui pengetahuan tentang perubahan kapasitas panas dan koefisien ekspansi volumetrik selama proses transformasi. Persamaan Ehrenfest digunakan untuk menggambarkan transisi konduktor-superkonduktor tanpa adanya medan magnet.

Pentingnya diagram fase

Diagram fase adalah representasi grafis dari area di mana fase yang sesuai ada dalam kesetimbangan. Daerah-daerah ini dipisahkan oleh garis kesetimbangan antara fase. Diagram fasa yang sering digunakan pada sumbu P-T (tekanan-suhu), T-V (suhu-volume) dan P-V (tekanan-volume).

Pentingnya diagram fase terletak pada kenyataan bahwa mereka memungkinkan Anda untuk memprediksi fase apa sistem akan berada ketika kondisi eksternal berubah sesuai. Informasi ini digunakan dalam perlakuan panas berbagai bahan untuk mendapatkan struktur dengan sifat yang diinginkan.