პირველი ტიპის რა ფაზური გადასვლები იცით. ფაზის გადასვლები

მატერიის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლა ბუნებაში საკმაოდ გავრცელებული მოვლენაა. ქვაბში წყლის დუღილი, ზამთარში მდინარეების გაყინვა, ლითონის დნობა, აირების გათხევადება, გაცხელებისას ფერიტების დემაგნიტიზაცია და ა.შ. ეხება ზუსტად ისეთ მოვლენებს, რომლებსაც ფაზურ გადასვლებს უწოდებენ. ფაზური გადასვლები გამოვლენილია ნივთიერების თვისებებისა და მახასიათებლების (ანომალიების) მკვეთრი ცვლილებით ფაზური გადასვლის დროს: ლატენტური სითბოს გამოყოფით ან შთანთქმით; ხტომა მოცულობაში ან ნახტომი სითბოს სიმძლავრეში და თერმული გაფართოების კოეფიციენტში; ელექტრული წინააღმდეგობის ცვლილება; მაგნიტური, ფეროელექტრული, პიეზომაგნიტური თვისებების გამოჩენა, რენტგენის დიფრაქციის ნიმუშის ცვლილებები და ა.შ. ნივთიერების რომელი ფაზა არის სტაბილური გარკვეულ პირობებში, განისაზღვრება ერთ-ერთი თერმოდინამიკური პოტენციალით. მოცემულ ტემპერატურასა და მოცულობაში თერმოსტატში, ეს არის ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია, მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე, გიბსის პოტენციალი.

შეგახსენებთ, რომ ჰელმჰოლცის პოტენციალი F (თავისუფალი ენერგია) არის განსხვავება E ნივთიერების შიდა ენერგიასა და მის ენტროპიას S შორის გამრავლებული აბსოლუტურ ტემპერატურაზე T:

ორივე ენერგია და ენტროპია (1) არის გარე პირობების ფუნქციები (წნევა p და ტემპერატურა T) და ფაზას, რომელიც ხდება გარკვეულ გარე პირობებში, აქვს გიბის ყველაზე მცირე პოტენციალი ყველა შესაძლო ფაზაში. თერმოდინამიკის თვალსაზრისით, ეს პრინციპია. როდესაც გარე პირობები იცვლება, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ სხვა ფაზის თავისუფალი ენერგია უფრო მცირე გახდა. გარე პირობების ცვლილება ყოველთვის ხდება განუწყვეტლივ და, შესაბამისად, ის შეიძლება აიხსნას სისტემის მოცულობის გარკვეული დამოკიდებულებით ტემპერატურაზე. ამ შეთანხმების გათვალისწინებით T და V მნიშვნელობებში, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ფაზური მდგრადობის ცვლილება და ნივთიერების გადასვლა ერთი ფაზიდან მეორეზე ხდება გარკვეულ ტემპერატურაზე თერმოდინამიკური ბილიკის გასწვრივ და მნიშვნელობები ორივესთვის. ფაზები ტემპერატურის ფუნქციებია ამ წერტილთან ახლოს.მოდი განვიხილოთ უფრო დეტალურად როგორ ხდება ცვლილება ნიშანი. ახლო დამოკიდებულება ერთი და მეორე ფაზისთვის შეიძლება მიახლოებული იყოს რამდენიმე მრავალწევრით, რომლებიც დამოკიდებულია:

განსხვავება ორი ფაზის თავისუფალ ენერგიას შორის იძენს ფორმას

სანამ განსხვავება საკმარისად მცირეა, ჩვენ შეგვიძლია შემოვიფარგლოთ მხოლოდ პირველი ტერმინით და განვაცხადოთ, რომ თუ , მაშინ I ფაზა სტაბილურია დაბალ ტემპერატურაზე, ხოლო II ფაზა სტაბილურია მაღალ ტემპერატურაზე. თავად გარდამავალ წერტილში თავისუფალი ენერგიის პირველი წარმოებული ტემპერატურასთან მიმართებაში ბუნებრივად განიცდის ნახტომს: ზე და ზე. როგორც ვიცით, ფაქტობრივად, არსებობს საგნების ენტროპია. შესაბამისად, ფაზური გადასვლის დროს, ენტროპია განიცდის ნახტომს, რაც განსაზღვრავს გადასვლის ლატენტურ სითბოს, ვინაიდან . აღწერილ გადასვლებს უწოდებენ პირველი ტიპის გადასვლებს და ისინი ფართოდ არის ცნობილი და შესწავლილი სკოლაში. ჩვენ ყველამ ვიცით აორთქლების ან დნობის ფარული სითბოს შესახებ. ეს რა არის .

ზემოაღნიშნული თერმოდინამიკური მოსაზრებების ფარგლებში გადასვლის აღწერისას, ჩვენ არ განვიხილეთ მხოლოდ ერთი, ერთი შეხედვით, ნაკლებად სავარაუდო შესაძლებლობა: შეიძლება მოხდეს, რომ არა მხოლოდ თავისუფალი ენერგიები იყოს თანაბარი, არამედ მათი წარმოებულები ტემპერატურის მიმართ, ანუ . (2)-დან გამომდინარეობს, რომ ასეთი ტემპერატურა, ყოველ შემთხვევაში, ნივთიერების წონასწორული თვისებების თვალსაზრისით, არ უნდა გამოიყოს. მართლაც, ზე და პირველ მიახლოებაში გვაქვს

და, ყოველ შემთხვევაში, ამ მომენტში, არ უნდა მოხდეს ფაზური გადასვლა: გიბსის პოტენციალი, რომელიც უფრო მცირე იყო ზე, ასევე იქნება უფრო მცირე.

ბუნებაში, რა თქმა უნდა, ყველაფერი ასე მარტივი არ არის. ზოგჯერ არსებობს ორი თანასწორობის ღრმა მიზეზები და ამავე დროს. უფრო მეტიც, I ფაზა ხდება აბსოლუტურად არასტაბილური თავისუფლების შინაგანი ხარისხის თვითნებურად მცირე რყევების მიმართ, ხოლო II ფაზა - ზე. ამ შემთხვევაში ხდება ის გადასვლები, რომლებსაც ერენფესტის ცნობილი კლასიფიკაციის მიხედვით მეორე სახის გადასვლები ეწოდება. ეს სახელწოდება გამოწვეულია იმით, რომ მეორე რიგის გადასვლების დროს გიბსის პოტენციალის მხოლოდ მეორე წარმოებული ტემპერატურულ ნახტომებთან მიმართებაში. როგორც ვიცით, თავისუფალი ენერგიის მეორე წარმოებული ტემპერატურის მიმართ განსაზღვრავს ნივთიერების თბოტევადობას

ამრიგად, მეორე სახის გადასვლების დროს, უნდა შეინიშნოს ნივთიერების სითბოს სიმძლავრის ნახტომი, მაგრამ არ უნდა იყოს ლატენტური სითბო. ვინაიდან ზე, II ფაზა აბსოლუტურად არასტაბილურია მცირე რყევების მიმართ და იგივე ეხება I ფაზას ზე, მეორე რიგის გადასვლების დროს არც გადახურება და არც ზედმეტად გაგრილება არ უნდა შეინიშნოს, ანუ არ არსებობს ფაზის გარდამავალი წერტილის ტემპერატურული ჰისტერეზი. არსებობს სხვა ღირსშესანიშნავი თვისებები, რომლებიც ახასიათებს ამ გადასვლებს.

რა არის მეორე რიგის გადასვლისთვის თერმოდინამიკურად აუცილებელი პირობების ძირითადი მიზეზები? ფაქტია, რომ ერთი და იგივე ნივთიერება არსებობს როგორც at, ასევე at. მის შემადგენელ ელემენტებს შორის ურთიერთქმედება მკვეთრად არ იცვლება, ეს არის იმ ფაქტის ფიზიკური ბუნება, რომ ორივე ფაზის თერმოდინამიკური პოტენციალი არ შეიძლება იყოს სრულიად დამოუკიდებელი. როგორ წარმოიქმნება ურთიერთობა და და ა.შ.-ს შორის, შეგვიძლია მივაკვლიოთ ფაზური გადასვლების მარტივ მოდელებს თერმოდინამიკური პოტენციალების გამოთვლით სხვადასხვა გარე პირობებში სტატისტიკური მექანიკის მეთოდების გამოყენებით. უფასო ენერგიის გამოთვლის უმარტივესი გზა.

ვიკიპედია

ფაზის გადასვლა(ფაზის ტრანსფორმაცია) თერმოდინამიკაში - ნივთიერების გადასვლა ერთი თერმოდინამიკური ფაზიდან მეორეზე, როდესაც იცვლება გარე პირობები. სისტემის გადაადგილების თვალსაზრისით ფაზური დიაგრამის გასწვრივ მისი ინტენსიური პარამეტრების ცვლილებით (ტემპერატურა, წნევა და ა. ვინაიდან სხვადასხვა თერმოდინამიკური ფაზა აღწერილია მდგომარეობის სხვადასხვა განტოლებით, ყოველთვის არის შესაძლებელი სიდიდის პოვნა, რომელიც მკვეთრად იცვლება ფაზის გადასვლისას.

ვინაიდან თერმოდინამიკურ ფაზებად დაყოფა არის მდგომარეობების უფრო მცირე კლასიფიკაცია, ვიდრე ნივთიერების აგრეგატურ მდგომარეობებად დაყოფა, ყველა ფაზურ გადასვლას არ ახლავს აგრეგატული მდგომარეობის ცვლილება. თუმცა, აგრეგაციის მდგომარეობის ნებისმიერი ცვლილება არის ფაზის გადასვლა.

ყველაზე ხშირად განიხილება ფაზური გადასვლები ტემპერატურის ცვლილებით, მაგრამ მუდმივი წნევით (ჩვეულებრივ, 1 ატმოსფეროს ტოლია). ამიტომ ხშირად გამოიყენება ტერმინები „წერტილი“ (და არა ხაზი) ფაზის გადასვლის, დნობის წერტილი და ა.შ. რა თქმა უნდა, ფაზური გადასვლა შეიძლება მოხდეს როგორც წნევის ცვლილებით, ასევე მუდმივი ტემპერატურისა და წნევის დროს, მაგრამ ასევე. კომპონენტების კონცენტრაციის ცვლილებით (მაგალითად, მარილის კრისტალების გამოჩენა ხსნარში, რომელმაც მიაღწია გაჯერებას).

ზე პირველი რიგის ფაზის გადასვლამკვეთრად იცვლება ყველაზე მნიშვნელოვანი პირველადი ვრცელი პარამეტრები: სპეციფიკური მოცულობა, შენახული შინაგანი ენერგიის რაოდენობა, კომპონენტების კონცენტრაცია და ა.შ. ხაზს ვუსვამთ: ვგულისხმობთ ამ რაოდენობების მკვეთრ ცვლილებას ტემპერატურის, წნევის და ა.შ. ცვლილებებით და არა. დროის მკვეთრი ცვლილება (ამ უკანასკნელისთვის იხილეთ ქვემოთ მოცემული ნაწილი ფაზური გადასვლების დინამიკა).

ყველაზე გავრცელებული მაგალითები პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები:

დნობა და კრისტალიზაცია

აორთქლება და კონდენსაცია

სუბლიმაცია და დესუბლიმაცია

ზე მეორე ტიპის ფაზის გადასვლასიმკვრივე და შინაგანი ენერგია არ იცვლება, ამიტომ ასეთი ფაზის გადასვლა შეიძლება შეუიარაღებელი თვალით არ იყოს ხილული. ნახტომს განიცდიან მათი წარმოებულები ტემპერატურისა და წნევის მიმართ: სითბოს სიმძლავრე, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, სხვადასხვა მგრძნობელობა და ა.შ.

მეორე ტიპის ფაზური გადასვლები ხდება იმ შემთხვევებში, როდესაც იცვლება მატერიის სტრუქტურის სიმეტრია (სიმეტრია შეიძლება მთლიანად გაქრეს ან შემცირდეს). მეორე რიგის ფაზის გადასვლის აღწერა სიმეტრიის ცვლილების შედეგად მოცემულია ლანდაუს თეორიით. ამჟამად, ჩვეულებრივად არის საუბარი არა სიმეტრიის ცვლილებაზე, არამედ გარდამავალ წერტილში გარეგნობაზე. შეკვეთის პარამეტრიტოლია ნულის ნაკლებ მოწესრიგებულ ფაზაში და იცვლება ნულიდან (გარდამავალ წერტილში) არანულოვან მნიშვნელობებამდე უფრო მოწესრიგებულ ფაზაში.

მეორე რიგის ფაზის გადასვლების ყველაზე გავრცელებული მაგალითებია:

სისტემის გავლა კრიტიკულ წერტილში

გარდამავალი პარამაგნიტი-ფერომაგნიტი ან პარამაგნიტი-ანტიფერომაგნიტი (წესრიგის პარამეტრი - მაგნიტიზაცია)

ლითონებისა და შენადნობების გადასვლა ზეგამტარობის მდგომარეობაში (წესრიგის პარამეტრი არის ზეგამტარი კონდენსატის სიმკვრივე)

თხევადი ჰელიუმის გადასვლა ზესთხევად მდგომარეობაში (pp - ზესთხევადი კომპონენტის სიმკვრივე)

ამორფული მასალების გადასვლა მინის მდგომარეობაში

თანამედროვე ფიზიკა ასევე იკვლევს სისტემებს, რომლებსაც აქვთ მესამე ან უფრო მაღალი რიგის ფაზური გადასვლები.

ბოლო დროს ფართოდ გავრცელდა კვანტური ფაზის გადასვლის ცნება, ე.ი. ფაზური გადასვლა, რომელსაც აკონტროლებს არა კლასიკური თერმული რყევები, არამედ კვანტური, რომლებიც არსებობს თუნდაც აბსოლუტურ ნულოვან ტემპერატურაზე, სადაც კლასიკური ფაზის გადასვლა შეუძლებელია ნერნსტის თეორემის გამო.

©2015-2019 საიტი
ყველა უფლება ეკუთვნის მათ ავტორებს. ეს საიტი არ აცხადებს ავტორობას, მაგრამ უზრუნველყოფს უფასო გამოყენებას.
გვერდის შექმნის თარიღი: 2016-02-12

ფაზის გადასვლები, ნივთიერების გადასვლა ერთი ფაზიდან მეორეზე თერმოდინამიკური წონასწორობის დამახასიათებელი მდგომარეობის პარამეტრების ცვლილებით. ტემპერატურის მნიშვნელობას ან სხვა ფიზიკურ სიდიდეს, რომლის დროსაც ხდება ფაზური გადასვლები ერთკომპონენტიან სისტემაში, ეწოდება გარდამავალი წერტილი. პირველი ტიპის ფაზური გადასვლების დროს, თვისებები გამოხატულია G-ის პირველი წარმოებულებით წნევის მიმართ R,თ-რე თდა სხვა პარამეტრები, მკვეთრად იცვლება ამ პარამეტრების უწყვეტი ცვლილებით. ამ შემთხვევაში, გარდამავალი სითბო გამოიყოფა ან შეიწოვება. ერთკომპონენტიან სისტემაში, გარდამავალი ტემპერატურა T1ზეწოლასთან დაკავშირებული რ 1 კლაუსიუს-კლაპეირონის განტოლება დპ 1 /dT 1 == QIT 1D V,სადაც ქ- გარდამავალი სიცხე, დ ვ- მოცულობის ნახტომი. პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები ხასიათდება ჰისტერეზის ფენომენებით (მაგალითად, ერთ-ერთი ფაზის გადახურება ან სუპერგაცივება), რაც აუცილებელია მეორე ფაზის ბირთვების ფორმირებისთვის და ფაზური გადასვლები სასრული სიჩქარით. სტაბილური ბირთვების არარსებობის შემთხვევაში, ზედმეტად გახურებული (ზეგაციებული) ფაზა მეტასტაბილური წონასწორობის მდგომარეობაშია. ერთი და იგივე ფაზა შეიძლება არსებობდეს (თუმცა მეტასტაბილურად) გარდამავალი წერტილის ორივე მხარეს (თუმცა, კრისტალური ფაზები არ შეიძლება გადახურდეს ტემპერატურაზე ან სუბლიმაციაზე). წერტილში F. p. გიბსის ენერგია მაქვს გროგორც ფუნქცია უწყვეტია და ორივე ფაზა შეიძლება თანაარსებობდეს თვითნებურად დიდი ხნის განმავლობაში, ანუ ხდება ე.წ.

პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები ბუნებაში ფართოდ გავრცელებული მოვლენაა. ეს მოიცავს როგორც გაზიდან თხევად ფაზას, დნობას და გამაგრებას, ასევე (დესუბლიმაციას) გაზიდან მყარ ფაზაში, პოლიმორფული გარდაქმნების უმეტესობას, მყარ სხეულებში ზოგიერთ სტრუქტურულ გადასვლას, მაგალითად, მარტენზიტის წარმოქმნას -. სუფთაებში საკმარისად ძლიერი მაგნიტური ველი იწვევს პირველი რიგის ფაზის გადასვლას სუპერგამტარიდან ნორმალურ მდგომარეობაში.

მეორე ტიპის ფაზურ გადასვლებზე, თავად რაოდენობა გდა პირველი წარმოებულები გ on T, გვდა მდგომარეობების სხვა პარამეტრები მუდმივად იცვლება, ხოლო მეორე წარმოებულები (შესაბამისად, კოეფიციენტი და თერმული გაფართოება) პარამეტრების უწყვეტი ცვლილებით იცვლება მკვეთრად ან არის სინგულარული. სითბო არც გამოიყოფა და არც შეიწოვება, არ არსებობს ჰისტერეზის ფენომენი და მეტასტაბილური მდგომარეობები. მეორე რიგის ფაზური გადასვლები, რომლებიც შეინიშნება ტემპერატურის ცვლილებით, მოიცავს, მაგალითად, გადასვლას პარამაგნიტური (მოწესრიგებული) მდგომარეობიდან მაგნიტურ მდგომარეობაში (ფერო- და ფერმაგნიტური ანტიფერომაგნიტურ წერტილში ნილის წერტილში) სპონტანური მაგნიტიზაციის გამოჩენით. შესაბამისად, მთელ გისოსში ან თითოეულ მაგნიტურ ქველატში); გარდამავალი - სპონტანური მოსვლასთან ერთად. მოწესრიგებული მდგომარეობის გამოჩენა მყარ სხეულებში (შენადნობების შეკვეთისას); სმექტური თხევადი კრისტალების ნემატურ ფაზაში გადასვლა, რომელსაც თან ახლავს სითბოს სიმძლავრის ანომალიური მატება, აგრეთვე გადასვლები სხვადასხვა სმექტურ ფაზებს შორის; l - გადასვლა 4 He-ზე, რომელსაც თან ახლავს ანომალიურად მაღალი და ზესთხევადობის გამოჩენა. ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლა მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში.

ფაზის გადასვლები შეიძლება დაკავშირებული იყოს წნევის ცვლილებასთან. დაბალი წნევის დროს ბევრი ნივთიერება კრისტალიზდება თავისუფლად შეფუთულ სტრუქტურებად. მაგალითად, სტრუქტურა არის ფენების სერია, რომლებიც ერთმანეთისგან შორს არიან. საკმარისად მაღალი წნევის დროს, გიბსის ენერგიის დიდი მნიშვნელობები შეესაბამება ასეთ ფხვიერ სტრუქტურებს, ხოლო წონასწორული მჭიდრო შეფუთული ფაზები შეესაბამება უფრო მცირე მნიშვნელობებს. ამიტომ, მაღალი წნევის დროს, გრაფიტი გარდაიქმნება ბრილიანტად. Quantum 4 He და 3 He რჩება თხევად ნორმალურ წნევაზე დაბალ ტემპერატურამდე მიღწეული აბსოლუტური ნულის მახლობლად. ამის მიზეზი მათი „ნულოვანი რხევების“ სუსტი ურთიერთქმედება და დიდი ამპლიტუდაა (კვანტური გვირაბის ერთი ფიქსირებული პოზიციიდან მეორეში გაძევების მაღალი ალბათობა). თუმცა, აწევა იწვევს თხევადი ჰელიუმის გამაგრებას; მაგალითად, 4 ის 2,5 მპა-ზე ქმნის ჰექსაგენს, მჭიდროდ შეფუთულ გისოსს.

მეორე რიგის ფაზური გადასვლების ზოგადი ინტერპრეტაცია შემოგვთავაზა L. D. Landau-მ 1937 წელს. გარდამავალი წერტილის ზემოთ სისტემას, როგორც წესი, აქვს უფრო მაღალი სიმეტრია, ვიდრე გარდამავალი წერტილის ქვემოთ, ამიტომ, მეორე რიგის ფაზის გადასვლები ინტერპრეტირებულია, როგორც სიმეტრიის ცვლილების წერტილი. მაგალითად, კურიის წერტილის ზემოთ ფერომაგნიტში, ნაწილაკების სპინის მაგნიტური მომენტების მიმართულებები ნაწილდება შემთხვევით, ამიტომ ყველა ბრუნის ერთდროული ბრუნვა ერთი და იგივე ღერძის გარშემო ერთი და იგივე კუთხით არ ცვლის ფიზიკურს. სისტემის თვისებები. გარდამავალი წერტილების ქვემოთ ტრიალებს აქვთ უპირატესი ორიენტაცია და მათი ერთობლივი ბრუნვა ზემოთ მითითებული გაგებით ცვლის სისტემის მაგნიტური მომენტის მიმართულებას. ორკომპონენტიან შენადნობში, რომლის ატომები A და B განლაგებულია უბრალო კუბური კრისტალური მედის ადგილებში, უწესრიგო მდგომარეობა ხასიათდება A და B-ის ქაოტური განაწილებით გისოსებზე, ასე რომ, გისოსი ერთი პერიოდით გადადის. არ ცვლის თვისებებს. გარდამავალი წერტილის ქვემოთ შენადნობის ატომები დალაგებულია: ...ABAB... ასეთი გისოსის ცვლა წერტილით იწვევს ყველა A-ს B-ით ჩანაცვლებას და პირიქით. ამრიგად, გისოსის სიმეტრია მცირდება, ვინაიდან A და B ატომების მიერ წარმოქმნილი ქველატები ხდება არაეკვივალენტური.

სიმეტრია ჩნდება და უეცრად ქრება; ამ შემთხვევაში სიმეტრიის დარღვევა ფიზიკურად შეიძლება დახასიათდეს. რაოდენობა, რომელიც მეორე სახის ფაზური გადასვლების დროს მუდმივად იცვლება და ე.წ. შეკვეთის პარამეტრი. სუფთა სითხეებისთვის ასეთი პარამეტრია სიმკვრივე, ხსნარებისთვის - შემადგენლობა, ფერო- და ფერმაგნიტებისთვის - სპონტანური მაგნიტიზაცია, ფეროელექტრიკებისთვის - სპონტანური ელექტრული პოლარიზაცია, შენადნობებისთვის - სმექტური თხევადი კრისტალებისთვის შეკვეთილი პროპორცია - სიმკვრივის ამპლიტუდა. ტალღა და ა.შ. ყველა ზემოაღნიშნულ შემთხვევაში მეორე სახის ფაზური გადასვლის წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე რიგის პარამეტრი ნულის ტოლია, ამ წერტილიდან ქვემოთ იწყება მისი ანომალიური ზრდა, რაც იწვევს მაქს. მნიშვნელობა T = O-ზე.

გარდამავალი სითბოს, სიმკვრივის ნახტომებისა და კონცენტრაციების არარსებობა, რაც დამახასიათებელია მეორე რიგის ფაზური გადასვლებისთვის, ასევე შეინიშნება პირველი რიგის ფაზის გადასვლების მრუდების კრიტიკულ წერტილში. მსგავსება ძალიან ღრმაა. კრიტიკულ წერტილთან მატერიის მდგომარეობა ასევე შეიძლება ხასიათდებოდეს სიდიდით, რომელიც ასრულებს რიგის პარამეტრის როლს. მაგალითად, თხევად-ორთქლის წონასწორობის შემთხვევაში, ასეთი პარამეტრია ნივთიერების სიმკვრივის გადახრა კრიტიკული მნიშვნელობიდან: კრიტიკული იზოკორის გასწვრივ მაღალი ტემპერატურის მხრიდან გადაადგილებისას აირი არის ერთგვაროვანი და სიმკვრივის გადახრა. კრიტიკული მნიშვნელობა არის ნული, ხოლო კრიტიკული ტემპერატურის ქვემოთ, ნივთიერება იყოფა ორ ფაზად, რომელთაგან თითოეულში სიმკვრივის გადახრა კრიტიკული მნიშვნელობიდან არ არის ნულის ტოლი.

ვინაიდან ფაზები ცოტათი განსხვავდება ერთმანეთისგან მეორე რიგის ფაზის გადასვლის წერტილთან ახლოს, რიგის პარამეტრის რყევა შესაძლებელია, ისევე როგორც კრიტიკულ წერტილთან ახლოს. ამასთან დაკავშირებულია კრიტიკული მოვლენები მეორე სახის ფაზური გადასვლების წერტილებში: ფერომაგნიტების მაგნიტური მგრძნობელობის ანომალიური ზრდა და ფეროელექტრიკის დიელექტრიკული მგრძნობელობა (ანალოგი არის ზრდა სითხე-ორთქლის გადასვლის კრიტიკულ წერტილთან); სითბოს სიმძლავრის მკვეთრი ზრდა; სინათლის ტალღების ანომალიური გაფანტვა თხევად-ორთქლის სისტემაში (ე.წ. კრიტიკული ოპალესცენცია), რენტგენის სხივები მყარ სხეულებში, ნეიტრონები ფერომაგნიტებში. მნიშვნელოვნად იცვლება დინამიური პროცესებიც, რაც დაკავშირებულია შედეგად მიღებული რყევების ძალიან ნელ გაფრქვევასთან. მაგალითად, სითხე-ორთქლის კრიტიკულ წერტილთან ახლოს, სინათლის რეილის გაფანტვის ხაზი ვიწროვდება, კიურის და ნილის წერტილების მახლობლად, შესაბამისად, ფერომაგნიტებში და ანტიფერომაგნიტებში, სპინის დიფუზია ნელდება (ჭარბი მაგნიტიზაციის გავრცელება ხდება კანონების მიხედვით. დიფუზია). რყევების საშუალო ზომა (კორელაციის რადიუსი) იზრდება მეორე რიგის ფაზის გადასვლის წერტილთან მიახლოებისას და ხდება ანომალიურად დიდი ამ ეტაპზე. ეს ნიშნავს, რომ ნივთიერების ნებისმიერი ნაწილი გარდამავალ წერტილში „გრძნობს“ სხვა ნაწილებში მომხდარ ცვლილებებს. პირიქით, მეორე ტიპის გარდამავალი წერტილისგან შორს, რყევები სტატისტიკურად დამოუკიდებელია და მდგომარეობის შემთხვევითი ცვლილებები სისტემის მოცემულ ნაწილში არ ახდენს გავლენას მისი სხვა ნაწილების თვისებებზე.

P, t-re T და სხვა პარამეტრები მკვეთრად იცვლება ამ პარამეტრების უწყვეტი ცვლილებით. ამ შემთხვევაში, გარდამავალი სითბო გამოიყოფა ან შეიწოვება. ერთკომპონენტიან სისტემაში გადასვლის ტემპერატურა T 1 დაკავშირებულია p 1 Clapeyron - Clausius განტოლებით dp 1 /dT 1 = QIT 1 DV, სადაც Q არის გადასვლის სითბო, DV არის მოცულობის ნახტომი. პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები ხასიათდება ჰისტერეზის ფენომენებით (მაგალითად, ერთ-ერთი ფაზის გადახურება ან სუპერგაცივება), რაც აუცილებელია მეორე ფაზის ბირთვების ფორმირებისთვის და ფაზური გადასვლების ნაკადისთვის სასრული სიჩქარით. სტაბილური ბირთვების არარსებობის შემთხვევაში, ზედმეტად გახურებული (ზეგაციებული) ფაზა მეტასტაბილურ მდგომარეობაშია (იხ.). ერთი და იგივე ფაზა შეიძლება არსებობდეს (თუმცა მეტასტაბილურად) გარდამავალი წერტილის ორივე მხარეს (თუმცა, კრისტალური ფაზები არ შეიძლება გადახურდეს ტემპერატურაზე ან ზევით). წერტილში ფაზური გადასვლებიმე სახის G, როგორც ფუნქცია უწყვეტია (იხ. ფიგურა ხელოვნებაში), და ორივე ფაზა შეიძლება თვითნებურად დიდი ხნის განმავლობაში თანაარსებობდეს, ანუ არსებობს ე.წ. ფაზის გამოყოფა (მაგალითად, მისი ან სისტემის მოცემული მთლიანი მოცულობის თანაარსებობა).

ფ პირველი ტიპის ატომური გადასვლები ბუნებაში ფართოდ გავრცელებული მოვლენაა. ეს მოიცავს როგორც გაზიდან თხევად ფაზაში, ასევე გამაგრებას და (დესუბლიმაციას) გაზიდან მყარ ფაზაში, პოლიმორფული გარდაქმნების უმეტესობას, ზოგიერთ სტრუქტურულ გადასვლას, მაგალითად, მარტენზიტის წარმოქმნაში -. სუფთა საკმარისად ძლიერი მაგნიტური. ველი იწვევს პირველი სახის ფაზურ გადასვლას ზეგამტარიდან ნორმალურ მდგომარეობაში.

მეორე სახის ფაზური გადასვლების დროს, თავად G-ის და G-ს პირველი წარმოებულების მნიშვნელობა T, p და ა.შ. მიმართ მუდმივად იცვლება, ხოლო მეორე წარმოებულები (შესაბამისად, კოეფიციენტი და თერმული გაფართოება) მკვეთრად იცვლება ან არის სინგულარული. პარამეტრების უწყვეტი ცვლილება. სითბო არც გამოიყოფა და არც შეიწოვება, არ არსებობს ჰისტერეზის ფენომენი და მეტასტაბილური მდგომარეობები. რომ ფაზური გადასვლებიტიპი II, რომელიც შეინიშნება ტემპერატურის ცვლილებით, მოიცავს, მაგალითად, გადასვლას პარამაგნიტური (მოწესრიგებული) მდგომარეობიდან მაგნიტურ მოწესრიგებულზე (ფერო- და ფერმაგნიტურში, ანტიფერომაგნიტურში) სპონტანური მაგნიტიზაციის გამოჩენით (შესაბამისად, მთელ გისოსზე). ან თითოეულ მაგნიტურ ქველატში); გარდამავალი - სპონტანური მოსვლასთან ერთად; მოწესრიგებული მდგომარეობის გაჩენა (შეკვეთაში); სმექტური გადასვლა. ნემატიკაში ფაზა, რომელსაც თან ახლავს პათოლოგიური ზრდა, ასევე გადასვლები დეკომპ. სმექტური ფაზები; l -4 He-ზე გადასვლა, რომელსაც თან ახლავს ანომალიურად მაღალი და ზესთხევადობის გამოჩენა (იხ.); ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლა მაგნიტის არარსებობის შემთხვევაში. ველები.

ფაზის გადასვლებიშეიძლება დაკავშირებული იყოს ცვლილებასთან. ბევრი ნივთიერება მცირედ კრისტალიზდება თავისუფლად შეფუთულ სტრუქტურებად. მაგალითად, სტრუქტურა არის ფენების სერია, რომლებიც ერთმანეთისგან შორს არიან. საკმარისად მაღალი მნიშვნელობებით, დიდი მნიშვნელობები შეესაბამება ასეთ ფხვიერ სტრუქტურებს, ხოლო წონასწორული შეფუთული ფაზები შეესაბამება უფრო მცირე მნიშვნელობებს. ამიტომ, მთლიანობაში ის მიდის. კვანტური 4 He და 3 He ნორმალურ პირობებში რჩება თხევადი აბს-თან მიღწეული t-p-ის ყველაზე დაბალ ნიშნულამდე. ნული. ამის მიზეზი სუსტ ურთიერთქმედებაშია. და მათი „ნულოვანი რხევების“ დიდი ამპლიტუდა (კვანტური გვირაბის დიდი ალბათობა ერთი ფიქსირებული პოზიციიდან მეორეზე). თუმცა, აწევა იწვევს სითხის გამაგრებას; მაგალითად, 4 ის 2,5 მპა-ზე ქმნის ჰექსაგენს, მჭიდროდ შეფუთულ გისოსს.

ზოგადი ინტერპრეტაცია ფაზური გადასვლები II ტიპი შემოგვთავაზა L. D. Landau-მ 1937 წელს. გარდამავალი წერტილის ზემოთ სისტემას, როგორც წესი, აქვს უფრო მაღალი გარდამავალი წერტილი, ვიდრე გარდამავალი წერტილის ქვემოთ, ამიტომ მეორე სახის ფაზური გადასვლა ინტერპრეტირებულია, როგორც ცვლილების წერტილი. მაგალითად, სპინის მაგნი უფრო მაღალი მიმართულებით. ნაწილაკების მომენტები ნაწილდება შემთხვევით, ამიტომ ერთიდაიგივე ღერძის გარშემო ერთი და იგივე კუთხით ბრუნვა ფიზიკურს არ ცვლის. სისტემაში წმ. ქვემოთ მოცემულ გარდამავალ წერტილებს აქვთ უპირატესობები. ორიენტაცია და მათი ერთობლივი ბრუნვა ზემოაღნიშნული გაგებით ცვლის მაგნიტის მიმართულებას. სისტემის მომენტი. ორ კომპონენტში ტო-როგო A და B განლაგებულია მარტივი კუბურის კვანძებში. კრისტალური გისოსები, მოუწესრიგებელი მდგომარეობა ხასიათდება ქაოტურით. A და B-ის განაწილება მედის კვანძებზე, ისე, რომ გისოსის ცვლა ერთი პერიოდით არ ცვლის r.v. გარდამავალი წერტილების ქვემოთ განლაგებულია თანმიმდევრობით: ...ABAB... ასეთი გისოსის ცვლა წერტილით იწვევს ყველა A-ს B-ით ჩანაცვლებას და პირიქით. T. arr., გისოსები მცირდება, ვინაიდან A და B მიერ წარმოქმნილი ქველატები არაეკვივალენტური ხდება.

ჩნდება და უეცრად ქრება; ამავდროულად, დარღვევა შეიძლება დახასიათდეს ფიზიკური. მნიშვნელობა, სამოთხეში მეორე სახის ფაზური გადასვლების დროს მუდმივად იცვლება და ე.წ. შეკვეთის პარამეტრი. სუფთასთვის ასეთი პარამეტრია სიმკვრივე, ხსნარებისთვის - შემადგენლობა, ფერო- და - სპონტანური მაგნიტიზაციისთვის, ფეროელექტრიკებისთვის - სპონტანური ელექტრო. , for - პროპორცია შეკვეთილი smectic. - სიმკვრივის ტალღის ამპლიტუდა და ა.შ. ყველა ზემოაღნიშნულ შემთხვევაში, t-rah-ზე მეორე ტიპის ფაზური გადასვლის წერტილის ზემოთ, რიგის პარამეტრი არის ნული, ამ წერტილიდან ქვემოთ იწყება მისი ანომალიური ზრდა, რაც იწვევს მაქს. . მნიშვნელობა T = O.

გარდამავალი სიცხის არარსებობა, სიმკვრივის ნახტომები და , რაც დამახასიათებელია მეორე რიგის ფაზური გადასვლებისთვის, ასევე შეინიშნება კრიტიკულში. წერტილი პირველი სახის ფაზური გადასვლების მოსახვევებზე (იხ.). მსგავსება ძალიან ღრმაა. განაცხადეთ in-va შესახებ კრიტიკული. წერტილები ასევე შეიძლება ხასიათდებოდეს სიდიდით, რომელიც ასრულებს შეკვეთის პარამეტრის როლს. მაგალითად, --ის შემთხვევაში ასეთი პარამეტრია სიმკვრივის in-va გადახრა კრიტიკულიდან. მნიშვნელობები: როდესაც მოძრაობს კრიტიკულზე მაღალი tr-ის მხრიდან იზოქორი ერთგვაროვანია და სიმკვრივის გადახრა კრიტიკულიდან. მნიშვნელობა არის ნულოვანი და კრიტიკულის ქვემოთ. t-ry in-in სტრატიფიცირებულია ორ ფაზად, რომელთაგან თითოეულში სიმკვრივის გადახრა კრიტიკულიდან არ არის ნულის ტოლი.

ვინაიდან ფაზები ცოტათი განსხვავდება ერთმანეთისგან მეორე ტიპის ფაზური გადასვლის წერტილთან, შესაძლებელია რიგის პარამეტრის რყევების არსებობა ისევე, როგორც კრიტიკულთან ახლოს. ქულები. კრიტიკული ამას უკავშირდება. ფენომენები მეორე სახის ფაზური გადასვლის წერტილებში: მაგნის ანომალიური ზრდა. მგრძნობელობა და დიელექტრიკი. მგრძნობელობა (ანალოგი არის ზრდა კრიტიკულ გარდამავალ წერტილთან - ); მკვეთრი ზრდა; სინათლის ტალღების ანომალიური გაფანტვა სისტემაში

ფაზის გადასვლები

ფაზური ტრანსფორმაციები (ფაზური გარდაქმნები), ნივთიერების გადასვლა ერთი ფაზიდან მეორეზე, რომელიც ხდება ტემპერატურის, წნევის ან სხვა გარე ფაქტორების გავლენის ქვეშ (მაგალითად, მაგნიტური ან ელექტრული ველები). ფაზურ გადასვლებს, რომლებსაც თან ახლავს მატერიის სიმკვრივისა და ენტროპიის ნახტომის მსგავსი ცვლილება, ეწოდება 1-ლი სახის ფაზურ გადასვლებს; ეს მოიცავს აორთქლებას დნობის, კონდენსაცია, კრისტალიზაცია. ასეთი ფაზის გადასვლების დროს, სითბოფაზური გადასვლები. მე-2 ტიპის ფაზის გადასვლები სიმჭიდროვედა მატერიის ენტროპია მუდმივად იცვლება გარდამავალ წერტილში, თერმული სიმძლავრე, შეკუმშვა და სხვა მსგავსი რაოდენობები განიცდის ნახტომს. როგორც წესი, ეს იცვლება და, შესაბამისად, სიმეტრიაფაზა (მაგალითად, მაგნიტური ფაზის დროს გადადის პარამაგნიტური მდგომარეობიდან ფერომაგნიტურ მდგომარეობაში კურიის წერტილში).

ფაზაგადასვლებიპირველიკეთილი ფაზა გადასვლები, რომლისთვისაც პირველი წარმოებულები მკვეთრად იცვლება თერმოდინამიკური პოტენციალი on ინტენსიური პარამეტრებისისტემა (ტემპერატურა ან წნევა). პირველი ტიპის გადასვლები ხდება როგორც სისტემის ერთი აგრეგაციის მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას, ასევე აგრეგაციის ერთი მდგომარეობის ფარგლებში (განსხვავებით ფაზა გადასვლები მეორე კეთილირომლებიც წარმოიქმნება აგრეგაციის ერთ სახელმწიფოში).

პირველი რიგის ფაზის გადასვლების მაგალითები

სისტემის ერთი აგრეგაციის მდგომარეობიდან მეორეზე გადასვლისას: კრისტალიზაცია(თხევადი ფაზის გადასვლა მყარზე), დნობის(მყარი ფაზის თხევადში გადასვლა), კონდენსაცია(აიროვანი ფაზის გადასვლა მყარ ან თხევადში), სუბლიმაცია(მყარი ფაზის აიროვანში გადასვლა), ევტექტიკა, პერიტექტიკური იმონოტექტიკური გარდაქმნები.

აგრეგაციის ერთ მდგომარეობაში: ევტექტიკური, პერიტექტიკური და პოლიმორფული გარდაქმნები, ზეგაჯერებული მყარი ხსნარების დაშლა, თხევადი ხსნარების დაშლა (სტრატიფიკაცია), მყარი ხსნარების დალაგება.

ზოგჯერ, პირველი რიგის ფაზის გადასვლებს ასევე მოიხსენიებენ, როგორც მარტენზიტული გარდაქმნები(პირობითად, ვინაიდან მარტენზიტული ტრანსფორმაციის შესასვლელთან ხდება გადასვლა სტაბილურ, მაგრამ არა წონასწორობაზე - მეტასტაბილური მდგომარეობა).

ფაზაგადასვლებიმეორეკეთილი-ფაზა გადასვლები, რისთვისაც პირველი წარმოებულები თერმოდინამიკური პოტენციალიწნევა და ტემპერატურა მუდმივად იცვლება, ხოლო მათი მეორე წარმოებულები განიცდიან ნახტომს. აქედან გამომდინარეობს, კერძოდ, რომ ენერგიადა ნივთიერების მოცულობა არ იცვლება მეორე რიგის ფაზის გადასვლისას, მაგრამ მისი სითბოს ტევადობა, შეკუმშვა, სხვადასხვა მგრძნობელობა და ა.შ.

FP (ვიკი)

ფაზური გადასვლების კლასიფიკაცია

ზე პირველი რიგის ფაზის გადასვლაყველაზე მნიშვნელოვანი, პირველადი ვრცელი პარამეტრები მკვეთრად იცვლება: სპეციფიკური მოცულობა, შენახული შინაგანი ენერგიის რაოდენობა, კომპონენტების კონცენტრაცია და ა.შ. დროის მკვეთრი ცვლილება არ არის (ამ უკანასკნელისთვის, იხილეთ ქვემოთ მოცემული ნაწილი ფაზური გადასვლების დინამიკა).

ყველაზე გავრცელებული მაგალითები პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები:

დნობა და კრისტალიზაცია

აორთქლება და კონდენსაცია

სუბლიმაცია და დესუბლიმაცია

მეორე რიგის ფაზის გადასვლების ყველაზე გავრცელებული მაგალითებია:

სისტემის გავლა კრიტიკულ წერტილში

პარამაგნიტი-ფერომაგნიტი ან პარამაგნიტი-ანტიფერომაგნიტური გადასვლა (წესრიგის პარამეტრი - მაგნიტიზაცია)

ამორფული მასალების გადასვლა მინის მდგომარეობაში

მეორე რიგის ფაზური გადასვლების არსებობა ჯერ კიდევ არ არის ექსპერიმენტულად დადასტურებული.

ბოლო დროს ფართოდ გავრცელდა კვანტური ფაზის გადასვლის კონცეფცია, ანუ ფაზური გადასვლა, რომელიც კონტროლდება არა კლასიკური თერმული რყევებით, არამედ კვანტურით, რომლებიც არსებობენ თუნდაც აბსოლუტურ ნულოვან ტემპერატურაზე, სადაც კლასიკური ფაზური გადასვლა ვერ განხორციელდება იმის გამო. ნერნსტის თეორემა.

ფაზური გადასვლების დინამიკა

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ნივთიერების თვისებებში ნახტომი ნიშნავს ნახტომს ტემპერატურისა და წნევის ცვლილებით. სინამდვილეში, სისტემაზე მოქმედებისას ჩვენ არ ვცვლით ამ რაოდენობებს, არამედ მის მოცულობას და მთლიან შინაგან ენერგიას. ეს ცვლილება ყოველთვის ხდება გარკვეული სასრული სიჩქარით, რაც ნიშნავს, რომ იმისათვის, რომ „დაფაროს“ მთელი სიმკვრივის ან კონკრეტული შინაგანი ენერგიის უფსკრული, ჩვენ გვჭირდება გარკვეული სასრული დრო. ამ დროის განმავლობაში, ფაზის გადასვლა ხდება არა დაუყოვნებლივ ნივთიერების მთელ მოცულობაში, არამედ თანდათანობით. ამ შემთხვევაში, პირველი რიგის ფაზის გადასვლის შემთხვევაში გამოიყოფა (ან წაერთვა) გარკვეული რაოდენობის ენერგია, რომელიც ე.წ. ფაზის გადასვლის სითბო. იმისათვის, რომ ფაზური გადასვლა არ შეჩერდეს, აუცილებელია ამ სითბოს გამუდმებით მოცილება (ან მიწოდება), ან მისი კომპენსირება სისტემაზე სამუშაოების შესრულებით.

შედეგად, ამ დროის განმავლობაში, ფაზის დიაგრამაზე წერტილი, რომელიც აღწერს სისტემას, „იყინება“ (ანუ წნევა და ტემპერატურა მუდმივი რჩება) პროცესის დასრულებამდე.

ფაზის და ფაზის გადასვლის ცნებები. პირველი და მეორე სახის ფაზური გადასვლები

ფაზები- ეს არის ფიზიკურ-ქიმიური სისტემების სხვადასხვა ერთგვაროვანი ნაწილები. ნივთიერება ერთგვაროვანია, როდესაც ნივთიერების მდგომარეობის ყველა პარამეტრი ერთნაირია მის ყველა ელემენტარულ მოცულობაში, რომლის ზომები დიდია ატომთაშორის მდგომარეობებთან შედარებით. სხვადასხვა გაზების ნარევები ყოველთვის ქმნიან ერთ ფაზას, თუ ისინი ერთნაირი კონცენტრაციით არიან მთელ მოცულობაში. ერთი და იგივე ნივთიერება, გარე პირობებიდან გამომდინარე, შეიძლება იყოს აგრეგაციის სამი მდგომარეობიდან ერთ-ერთში - თხევადი, მყარი ან აირისებრი. ფაზები არის აგრეგაციის გარკვეული მდგომარეობის სტაბილური მდგომარეობა. ფაზის ცნება უფრო ფართოა, ვიდრე მთლიანი მდგომარეობის ცნება.

გარე პირობებიდან გამომდინარე, სისტემა შეიძლება იყოს წონასწორობაში ერთ ფაზაში ან ერთდროულად რამდენიმე ფაზაში. მათი წონასწორული არსებობა ე.წ ფაზის ბალანსი.

აორთქლებადა კონდენსაცია -ხშირად შეინიშნება წყლის ფაზური გადასვლები ბუნებრივ გარემოში. როდესაც წყალი ორთქლში გადადის, პირველად ხდება აორთქლება - სითხის ზედაპირული ფენის ორთქლზე გადასვლა, ხოლო მხოლოდ ყველაზე სწრაფი მოლეკულები გადადიან ორთქლში: მათ უნდა გადალახონ მიმდებარე მოლეკულების მიზიდულობა, შესაბამისად მათი საშუალო კინეტიკური ენერგია და, შესაბამისად, სითხის ტემპერატურის შემცირება. შეინიშნება ყოველდღიურ ცხოვრებაში და საპირისპირო პროცესი - კონდენსაცია. ორივე ეს პროცესი დამოკიდებულია გარე პირობებზე. ზოგიერთ შემთხვევაში მათ შორის მყარდება დინამიური წონასწორობა, როდესაც სითხედან გამოსული მოლეკულების რაოდენობა ტოლდება მასში დაბრუნებული მოლეკულების რაოდენობას. სითხეში მოლეკულები შეკრულია მიმზიდველი ძალებით, რომლებიც აკავებენ მათ სითხეში. თუ საშუალო სიჩქარის მქონე მოლეკულები ზედაპირთან ახლოს არიან, მათ შეუძლიათ დატოვონ იგი. შემდეგ დარჩენილი მოლეკულების საშუალო სიჩქარე შემცირდება და სითხის ტემპერატურა დაიკლებს. მუდმივ ტემპერატურაზე აორთქლების მიზნით, სითხეს გარკვეული რაოდენობის სითბო უნდა მიეცეს: ქ= rt,სადაც r არის აორთქლების სპეციფიკური სითბო, რომელიც მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ოთახის ტემპერატურაზე, წყლის ერთი მოლეკულისთვის, აორთქლების სითბო არის 10 -20 ჯ, ხოლო თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია არის 6.06 10 -21 ჯ. ეს ნიშნავს, რომ

მოლეკულები ენერგიით, რომელიც 10-ჯერ აღემატება თერმული მოძრაობის ენერგიას. თხევადი ზედაპირის გავლისას სწრაფი მოლეკულის პოტენციური ენერგია იზრდება, ხოლო კინეტიკური ენერგია მცირდება. ამრიგად, ორთქლისა და სითხის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია თერმული წონასწორობის დროს თანაბარია.

გაჯერებული ორთქლი -ეს არის ორთქლი დინამიურ წონასწორობაში, მოცემული ტემპერატურის შესაბამისი, თავისი სითხით. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ ის არ ემორჩილება ბოილ-მარიოტის კანონს, რადგან მისი წნევა არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე. გაჯერებული ორთქლის წნევა არის ყველაზე მაღალი წნევა, რომელიც შეიძლება ჰქონდეს ორთქლს მოცემულ ტემპერატურაზე. წყლის აორთქლებისა და კონდენსაციის პროცესები იწვევს რთულ ურთიერთქმედებას ატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროს შორის, რაც მნიშვნელოვანია ამინდისა და კლიმატის ფორმირებისთვის. ატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროს შორის ხდება მატერიის (წყლის ციკლი) და ენერგიის უწყვეტი გაცვლა.

კვლევებმა აჩვენა, რომ მსოფლიო ოკეანის ზედაპირიდან დღეში დაახლოებით 7000 კმ 3 წყალი ორთქლდება, რაც დედამიწის ჰიდროსფეროს 94%-ს შეადგენს და დაახლოებით იგივე რაოდენობა მოდის ნალექების სახით. წყლის ორთქლი, ჰაერის კონვექციური მოძრაობით გადატანილი, ამოდის მაღლა და შედის ტროპოსფეროს ცივ ფენებში. როდესაც ის იზრდება, ორთქლი უფრო და უფრო გაჯერებულია, შემდეგ კონდენსირდება წვიმის წვეთებით. ტროპოსფეროში ორთქლის კონდენსაციის პროცესში დღეში გამოიყოფა დაახლოებით 1,6-10 22 J სითბო, რაც ათობით ათასი ჯერ აღემატება კაცობრიობის მიერ ერთსა და იმავე დროს გამომუშავებულ ენერგიას.

მდუღარე- სითხის ორთქლად გადაქცევის პროცესი ორთქლით სავსე ბუშტების გაჩენის შედეგად. დუღილი ხდება მთელ მოცულობაში. მდუღარე სითხის ზედაპირზე ბუშტების გახეთქვა მიუთითებს იმაზე, რომ მათში ორთქლის წნევა აღემატება სითხის ზედაპირის ზემოთ არსებულ წნევას. 100 °C ტემპერატურაზე გაჯერებული ორთქლის წნევა უდრის ჰაერის წნევას სითხის ზედაპირის ზემოთ (ასე შეირჩა სასწორის ეს წერტილი). 5 კმ სიმაღლეზე ჰაერის წნევა ნახევრად მეტია და წყალი იქ დუღს 82 ° C-ზე, ხოლო ტროპოსფეროს საზღვარზე (17 კმ) - დაახლოებით 65 ° C-ზე. ამრიგად, სითხის დუღილის წერტილი შეესაბამება ტემპერატურას, რომლის დროსაც მისი გაჯერებული ორთქლის წნევა უდრის გარე წნევას. მთვარის სუსტი გრავიტაციული ველი (გრავიტაციული აჩქარება მის ზედაპირთან არის მხოლოდ 1,7 მ/წმ 2) არ შეუძლია ატმოსფეროს შეკავება და ატმოსფერული წნევის არარსებობის შემთხვევაში სითხე მყისიერად იხარშება, ამიტომ მთვარის "ზღვები" უწყლო და წარმოიქმნება გამაგრებული ლავით. ამავე მიზეზით უწყლოა მარსის „არხებიც“.

ნივთიერება შეიძლება იყოს წონასწორობაში და სხვადასხვა ფაზაში. ასე რომ, გაზის გათხევადებისას ფაზური წონასწორობის მდგომარეობაში, მოცულობა შეიძლება იყოს ნებისმიერი, ხოლო გარდამავალი ტემპერატურა დაკავშირებულია გაჯერების ორთქლის წნევასთან. ფაზის წონასწორობის მრუდის მიღება შესაძლებელია სიბრტყეზე პროექციის გზით (p, t)თხევად მდგომარეობაში გადასვლის სფეროები. ანალიტიკურად, ორი ფაზის წონასწორობის მრუდი განისაზღვრება კლაუზიუს-კლაპეირონის დიფერენციალური განტოლების ამოხსნით. ანალოგიურად, შესაძლებელია დნობის და სუბლიმაციის მრუდების მიღება, რომლებიც დაკავშირებულია სიბრტყის ერთ წერტილში. (R, D), სამმაგ წერტილში (იხ. ნახ. 7.1), სადაც გარკვეული პროპორციებით ისინი თანაბარია

სამივე ფაზა. წყლის სამმაგი წერტილი შეესაბამება წნევას 569,24 Pa და ტემპერატურას -0,0075 °C; ნახშირორჟანგი - 5,18 10 5 Pa და 56,6 ° C, შესაბამისად. ამიტომ, ატმოსფერული წნევის დროს R,ტოლია 101,3 კპა, ნახშირორჟანგი შეიძლება იყოს მყარ ან აირისებრ მდგომარეობაში. კრიტიკულ ტემპერატურაზე სითხისა და ორთქლის ფიზიკური თვისებები ერთნაირი ხდება. კრიტიკულ წერტილზე ზემოთ ტემპერატურაზე ნივთიერება შეიძლება იყოს მხოლოდ აირის მდგომარეობაში. წყლისთვის - T= 374.2 °С, რ= 22,12 მპა; ქლორისთვის - 144 ° C და 7.71 მპა, შესაბამისად.

გარდამავალი ტემპერატურა არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ხდება გადასვლა ერთი ფაზიდან მეორეზე. ისინი დამოკიდებულნი არიან წნევაზე, თუმცა სხვადასხვა ხარისხით: დნობის წერტილი უფრო სუსტია, აორთქლების და სუბლიმაციის ტემპერატურა უფრო ძლიერია. ნორმალურ და მუდმივ წნევაზე გადასვლა ხდება გარკვეულ ტემპერატურაზე და აქ ხდება დნობის, დუღილის და სუბლიმაციის (ან სუბლიმაციის) წერტილები.

მატერიის გადასვლა მყარი მდგომარეობიდან პირდაპირ აირისებურ მდგომარეობაში შეიძლება შეინიშნოს, მაგალითად, კომეტის კუდების გარსებში. როდესაც კომეტა მზიდან შორს არის, მისი თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებულია მის ბირთვში, რომლის ზომაა 10-12 კმ. ბირთვს აკრავს გაზის პატარა გარსი - ეს არის კომეტის თავი. მზესთან მიახლოებისას კომეტის ბირთვი და გარსი იწყებს გათბობას, იზრდება სუბლიმაციის ალბათობა და მცირდება დესუბლიმაცია (საპირისპირო პროცესი). კომეტის ბირთვიდან გამომავალი აირები ატარებენ მყარ ნაწილაკებს, კომეტის თავი იზრდება მოცულობაში და ხდება გაზისა და მტვრის შემადგენლობით. კომეტის ბირთვის წნევა ძალიან დაბალია, ამიტომ თხევადი ფაზა არ ხდება. თავთან ერთად კომეტის კუდიც იზრდება, რომელიც მზისგან შორს არის გადაჭიმული. ზოგიერთ კომეტაში ის აღწევს ასობით მილიონ კილომეტრს პერიჰელიონში, მაგრამ სიმკვრივე კომეტა მატერიაში უმნიშვნელოა. მზესთან ყოველი მიახლოებისას კომეტები კარგავენ მასის დიდ ნაწილს, სულ უფრო და უფრო აქროლადი ნივთიერებები სუბლიმირებულია ბირთვში და თანდათან იშლება მეტეორულ სხეულებად, რომლებიც ქმნიან მეტეორულ წვიმებს. მზის სისტემის არსებობის 5 მილიარდი წლის განმავლობაში ბევრმა კომეტამ თავისი არსებობა ამ გზით დაასრულა.

1986 წლის გაზაფხულზე კოსმოსში გაიგზავნა ავტომატური საბჭოთა სადგურები „ვეგა-1“ და „ვეგა-2“ ჰალეის კომეტას შესასწავლად, რომელიც მისგან, შესაბამისად, 9000 და 8200 კმ მანძილზე გაიარა და ნასას სადგური „ჯოტო“. - კომეტის ბირთვიდან მხოლოდ 600 კმ მანძილზე. ბირთვის ზომა იყო 14 x 7,5 კმ, მუქი ფერის და დაახლოებით 400 K ტემპერატურა. როდესაც კოსმოსური სადგურები კომეტის თავში გაიარეს, დაახლოებით 40000 კგ ყინულოვანი მატერია სუბლიმირებული იყო 1 წამში.

გვიან შემოდგომაზე, როდესაც სველი ამინდის შემდეგ მკვეთრი სიცივე დგება, შეგიძლიათ დააკვირდეთ ხეების ტოტებზე და მავთულხლართებზე.

Hoarfrost არის დეზუბლიმირებული ყინულის კრისტალები. მსგავსი ფენომენი გამოიყენება ნაყინის შენახვისას, ნახშირორჟანგის გაციებისას, რადგან ორთქლში გადამავალი მოლეკულები ენერგიას ატარებენ. მარსზე ნახშირორჟანგის სუბლიმაციისა და დესუბლიმაციის ფენომენები პოლარულ ქუდებში იგივე როლს ასრულებს, როგორც აორთქლება - კონდენსაცია დედამიწის ატმოსფეროში და ჰიდროსფეროში.

როგორც Nernst-მა დაადგინა, სითბოს სიმძლავრე ნულამდე მიდის ულტრა დაბალ ტემპერატურაზე. აქედან, პლანკმა აჩვენა, რომ აბსოლუტურ ნულთან ახლოს, ყველა პროცესი მიმდინარეობს ენტროპიის ცვლილების გარეშე. აინშტაინის თეორიამ დაბალ ტემპერატურაზე მყარი ნივთიერებების სითბოსუნარიანობის შესახებ შესაძლებელი გახადა ნერნსტის შედეგის ფორმულირება, როგორც თერმოდინამიკის მესამე კანონი. დაბალ ტემპერატურაზე დაფიქსირებული ნივთიერებების უჩვეულო თვისებები - ზესთხევადობა და ზეგამტარობა - აიხსნება თანამედროვე თეორიაში, როგორც მაკროსკოპული კვანტური ეფექტები.

ფაზის გადასვლები რამდენიმე სახისაა. ფაზის გადასვლის დროს ტემპერატურა არ იცვლება, მაგრამ იცვლება სისტემის მოცულობა.

პირველი ტიპის ფაზის გადასვლებინივთიერების მთლიანი მდგომარეობების ცვლილებას ეწოდება, თუ: ტემპერატურა მუდმივია მთელი გადასვლისას; იცვლება სისტემის მოცულობა; იცვლება სისტემის ენტროპია. იმისათვის, რომ მოხდეს ასეთი ფაზის გადასვლა, აუცილებელია ნივთიერების მოცემულ მასაზე გარკვეული რაოდენობის სითბოს გადაცემა, რომელიც შეესაბამება ტრანსფორმაციის ლატენტურ სითბოს.

მართლაც, უფრო შედედებული ფაზიდან უფრო დაბალი სიმკვრივის ფაზაზე გადასვლისას, გარკვეული რაოდენობის ენერგია უნდა გადაიცეს სითბოს სახით, რომელიც წავა კრისტალური გისოსების გასანადგურებლად (დნობის დროს) ან ამოიღონ თხევადი მოლეკულები თითოეულიდან. სხვა (აორთქლების დროს). ტრანსფორმაციის დროს ლატენტური სითბო იხარჯება შეკრული ძალების დასაძლევად, თერმული მოძრაობის ინტენსივობა არ იცვლება, რის შედეგადაც ტემპერატურა მუდმივი რჩება. ასეთი გადასვლისას იზრდება უწესრიგობის ხარისხი და, შესაბამისად, ენტროპია. თუ პროცესი საპირისპირო მიმართულებით მიდის, მაშინ ლატენტური სითბო გამოიყოფა.

მეორე ტიპის ფაზის გადასვლებიასოცირდება სისტემის სიმეტრიის ცვლილებასთან: გარდამავალი წერტილის ზემოთ, სისტემას, როგორც წესი, აქვს უფრო მაღალი სიმეტრია, როგორც L.D. Landau აჩვენა 1937 წელს. მაგალითად, მაგნიტში გარდამავალი წერტილის ზემოთ დატრიალებული მომენტები შემთხვევით არის ორიენტირებული და ყველა ტრიალის ერთდროული ბრუნვა ერთი და იგივე ღერძის გარშემო ერთი და იგივე კუთხით არ ცვლის სისტემის თვისებებს. გარდამავალი წერტილების ქვემოთ სპინებს აქვთ გარკვეული უპირატესი ორიენტაცია და მათი ერთდროული ბრუნვა ცვლის სისტემის მაგნიტური მომენტის მიმართულებას. ლანდაუმ შემოიღო შეკვეთის ფაქტორი და გააფართოვა თერმოდინამიკური პოტენციალი ამ კოეფიციენტის სიმძლავრეებში გარდამავალ წერტილში, რის საფუძველზეც მან შექმნა გადასვლის ყველა შესაძლო ტიპის კლასიფიკაცია.

დოვ, ისევე როგორც ზესთხევადობის და ზეგამტარობის ფენომენების თეორია. ამის საფუძველზე ლანდაუმ და ლიფშიცმა განიხილეს მრავალი მნიშვნელოვანი პრობლემა - ფეროელექტრის გადასვლა პარაელექტრიკზე, ფერომაგნიტი პარამაგნიტზე, ხმის შთანთქმა გარდამავალ წერტილში, ლითონებისა და შენადნობების გადასვლა ზეგამტარ მდგომარეობაში და ა.შ.

სტატისტიკურ მექანიკაზე დაფუძნებული სისტემის თერმოდინამიკური თვისებების გამოთვლა გულისხმობს სისტემის კონკრეტული მოდელის არჩევას და რაც უფრო რთულია სისტემა, მით უფრო მარტივი უნდა იყოს მოდელი. ე. ისინგმა შემოგვთავაზა ფერომაგნიტის მოდელი (1925) და გადაჭრა ერთგანზომილებიანი ჯაჭვის პრობლემა უახლოეს მეზობლებთან ურთიერთქმედების გათვალისწინებით ნებისმიერი ველისა და ტემპერატურისთვის. ინტენსიური ურთიერთქმედების მქონე ნაწილაკების ასეთი სისტემების მათემატიკური აღწერისას არჩეულია გამარტივებული მოდელი, როდესაც ხდება მხოლოდ წყვილის ტიპის ურთიერთქმედება (ასეთ ორგანზომილებიან მოდელს ეწოდება ისინგის გისოსი). მაგრამ ფაზური გადასვლები ყოველთვის არ იყო გათვლილი, ალბათ, ზოგიერთი გაუთვალისწინებელი ფენომენის გამო, რომელიც საერთოა მრავალი ნაწილაკების სისტემებისთვის, და თავად ნაწილაკების ბუნებას (თხევადი ნაწილაკები ან მაგნიტები) მნიშვნელობა არ აქვს. L. Onsager-მა მისცა ზუსტი ამოხსნა ორგანზომილებიანი Ising მოდელისთვის (1944). მან მოათავსა დიპოლები მედის კვანძებში, რომლებსაც შეუძლიათ ორიენტირება მხოლოდ ორი გზით და თითოეულ ასეთ დიპოლს შეუძლია მხოლოდ მეზობელთან ურთიერთქმედება. აღმოჩნდა, რომ გარდამავალ წერტილში სითბური სიმძლავრე მიდის უსასრულობამდე ლოგარითმული კანონის მიხედვით სიმეტრიულად გარდამავალი წერტილის ორივე მხარეს. მოგვიანებით გაირკვა, რომ ეს დასკვნა ძალიან მნიშვნელოვანია ყველა მეორე რიგის ფაზის გადასვლისთვის. ონსაგერის ნაშრომმა აჩვენა, რომ სტატისტიკური მექანიკის მეთოდი შესაძლებელს ხდის ფაზური გარდაქმნების ახალი შედეგების მიღებას.

ფაზური გადასვლები მეორე, მესამე და ა.შ. გვარები დაკავშირებულია Ф თერმოდინამიკური პოტენციალის იმ წარმოებულების წესრიგთან, რომლებიც განიცდიან სასრულ ცვლილებებს გარდამავალ წერტილში. ფაზური გარდაქმნების ასეთი კლასიფიკაცია დაკავშირებულია თეორიული ფიზიკოსის პ. ერენფესტთან. მეორე რიგის ფაზის გადასვლის შემთხვევაში, მეორე რიგის წარმოებულები განიცდიან ნახტომებს გარდამავალ წერტილში: სითბოს სიმძლავრე მუდმივი წნევის დროს. C p =, კომპრესიულობა , კოეფიციენტი

თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, ხოლო თითო

ყველა წარმოებული რჩება უწყვეტი. ეს ნიშნავს, რომ არ ხდება სითბოს გათავისუფლება (შეწოვა) და არ იცვლება კონკრეტული მოცულობა.

კვანტური ველის თეორიის გამოყენება დაიწყო ნაწილაკების სისტემების გამოთვლებისთვის მხოლოდ 70-იან წლებში. მე -20 საუკუნე სისტემა განიხილებოდა, როგორც ცვლადი საფეხურიანი გისოსი, რამაც შესაძლებელი გახადა გამოთვლების სიზუსტის შეცვლა და რეალური სისტემის აღწერასთან მიახლოება და კომპიუტერის გამოყენება. ამერიკელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა C. Wilson-მა, გამოიყენა გამოთვლების ახალი მეთოდი, მიიღო თვისებრივი ნახტომი მეორე რიგის ფაზის გადასვლების გაგებაში, რომლებიც დაკავშირებულია სისტემის სიმეტრიის გადაკეთებასთან. ფაქტობრივად, მან დააკავშირა კვანტური მექანიკა სტატისტიკასთან და მისმა მუშაობამ მიიღო ფუნდამენტური

გონებრივი მნიშვნელობა. ისინი გამოიყენება წვის პროცესებში, ელექტრონიკაში, კოსმოსური ფენომენების და ბირთვული ურთიერთქმედებების აღწერაში. უილსონმა გამოიკვლია კრიტიკული ფენომენების ფართო კლასი და შექმნა მეორე რიგის ფაზის გადასვლების ზოგადი თეორია.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი

ფაზის და ფაზის გადასვლის ცნებები. პირველი და მეორე სახის ფაზური გადასვლები

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ