Uvažovali sme o prechodoch z kvapalného a plynného skupenstva do tuhého, t.j. kryštalizácii, a spätných prechodoch – topení a sublimácii. Skôr v kap. VII sme sa oboznámili s prechodom kvapaliny na paru – vyparovaním a spätným prechodom – kondenzáciou. Pri všetkých týchto fázových prechodoch (premenách) telo buď uvoľňuje alebo absorbuje energiu vo forme latentného tepla príslušného prechodu (teplo topenia, teplo vyparovania atď.).

Fázové prechody, ktoré sú sprevádzané skokom energie alebo iných veličín spojených s energiou, ako je hustota, sa nazývajú fázové prechody prvého rádu.

Pre fázové prechody prvého druhu je charakteristická skoková, t.j. prebiehajúca vo veľmi úzkom teplotnom rozsahu, zmena vlastností látok. Dá sa teda hovoriť o určitej prechodovej teplote alebo prechodovom bode: teplota varu, teplota topenia a

Teploty fázových prechodov závisia od vonkajšieho parametra - tlaku pri danej teplote, rovnováha fáz, medzi ktorými dochádza k prechodu, sa ustanoví pri presne definovanom tlaku. Čiara fázovej rovnováhy je opísaná nám známou Clausiovou-Clapeyronovou rovnicou:

kde je molárne teplo prechodu a sú molárne objemy oboch fáz.

Pri fázových prechodoch prvého rádu sa nová fáza neobjaví okamžite v celom objeme. Najprv sa vytvoria jadrá novej fázy, ktoré potom rastú a šíria sa po celom objeme.

S procesom tvorby zárodkov sme sa stretli pri uvažovaní o procese kondenzácie kvapaliny. Kondenzácia vyžaduje existenciu kondenzačných centier (jadier) vo forme prachových zŕn, iónov atď. Rovnako aj tuhnutie kvapaliny vyžaduje kryštalizačné centrá. V neprítomnosti takýchto centier môže byť para alebo kvapalina v podchladenom stave. Je možné napríklad dlhodobo pozorovať čistú vodu pri teplote

Existujú však fázové prechody, pri ktorých dochádza k premene bezprostredne v celom objeme v dôsledku kontinuálnej zmeny kryštálovej mriežky, teda vzájomného usporiadania častíc v mriežke. To môže viesť k tomu, že pri určitej teplote sa symetria mriežky zmení, napríklad mriežka s nízkou symetriou prejde na mriežku s vyššou symetriou. Táto teplota bude bodom fázového prechodu, ktorý sa v tomto prípade nazýva fázový prechod druhého rádu. Teplota, pri ktorej dochádza k fázovému prechodu druhého rádu, sa nazýva Curieho bod podľa Pierra Curieho, ktorý objavil fázový prechod druhého rádu vo feromagnetikách.

Pri takejto nepretržitej zmene stavu v bode prechodu nedôjde k rovnováhe dvoch rôznych fáz, pretože prechod nastal okamžite v celom objeme. Preto nedochádza k skoku vnútornej energie II v bode prechodu. V dôsledku toho takýto prechod nie je sprevádzaný uvoľňovaním alebo absorpciou latentného tepla prechodu. Ale keďže pri teplotách nad a pod bodom prechodu je látka v rôznych kryštalických modifikáciách, majú rôzne tepelné kapacity. To znamená, že v bode fázového prechodu sa tepelná kapacita prudko mení, t.j. derivácia vnútornej energie vzhľadom na teplotu

Koeficient objemovej expanzie sa tiež náhle mení, hoci samotný objem v bode prechodu sa nemení.

Sú známe fázové prechody druhého druhu, pri ktorých plynulá zmena skupenstva neznamená zmenu kryštálovej štruktúry, ale pri ktorých sa stav súčasne mení aj v celom objeme. Najznámejšie prechody tohto typu sú prechod látky z feromagnetického stavu do neferomagnetického stavu, ku ktorému dochádza pri teplote nazývanej Curieho bod; prechod niektorých kovov z normálneho do supravodivého stavu, pri ktorom mizne elektrický odpor. V oboch prípadoch nedochádza k zmene štruktúry kryštálu v bode prechodu, ale v oboch prípadoch sa stav mení plynule a súčasne v celom objeme. Prechodom druhého druhu je aj prechod kvapalného hélia zo stavu He I do stavu He II. Vo všetkých týchto prípadoch sa v bode prechodu pozoruje skok v tepelnej kapacite. (V súvislosti s tým má teplota fázového prechodu 2. rádu druhý názov: nazýva sa -bod, podľa charakteru krivky zmeny tepelnej kapacity v tomto bode; bolo to uvedené už v § 118 , v texte o tekutom héliu.)

Poďme teraz analyzovať trochu podrobnejšie, ako dochádza k fázovým prechodom. Hlavnú úlohu vo fázových premenách zohrávajú fluktuácie fyzikálnych veličín. Už sme sa s nimi stretli pri diskusii o príčine Brownovho pohybu pevných častíc suspendovaných v kvapaline (§ .7).

Fluktuácie - náhodné zmeny energie, hustoty a iných veličín s nimi spojených - vždy existujú. Ale ďaleko od bodu fázového prechodu sa objavujú vo veľmi malých objemoch a okamžite sa opäť rozpúšťajú. Keď sú teplota a tlak v látke blízko kritickej hodnoty, potom v objeme pokrytom fluktuáciou je možný výskyt novej fázy. Celý rozdiel medzi fázovými prechodmi prvého a druhého rádu spočíva v tom, že fluktuácie v blízkosti bodu prechodu sa vyvíjajú odlišne.

Už bolo povedané vyššie, že pri prechode prvého rádu vzniká nová fáza vo forme jadier vo vnútri starej fázy. Dôvodom ich vzhľadu sú náhodné výkyvy energie a hustoty. Ako sa blíži bod prechodu, stále častejšie sa vyskytujú fluktuácie vedúce k novej fáze, a hoci každá fluktuácia pokrýva veľmi malý objem, spolu môžu viesť k objaveniu sa makroskopického jadra novej fázy, ak existuje kondenzačné centrum. v mieste ich vzniku.

V prípade prechodu druhého druhu je situácia oveľa komplikovanejšia. Keďže sa nová fáza objavuje naraz v celom objeme, obyčajné mikroskopické fluktuácie samé o sebe nemôžu viesť k fázovému prechodu. Ich charakter sa výrazne mení. Keď sa blíži kritická teplota, výkyvy, ktoré „pripravia“ prechod do novej fázy, pokrývajú čoraz väčšiu časť látky a nakoniec sa v bode prechodu stávajú nekonečnými,

t.j. vyskytujú sa v celom rozsahu. Pod bodom prechodu, keď už bola vytvorená nová fáza, začnú opäť chátrať a postupne sa opäť stávajú krátkodobými a krátkodobými.

Fázový prechod 2. rádu je vždy spojený so zmenou symetrie systému, v novej fáze buď vzniká poradie, ktoré nebolo v pôvodnom (napr. magnetické momenty jednotlivých častíc sú usporiadané pri prechode do feromagnetický stav), alebo sa mení už existujúci poriadok (pri prechodoch so zmenou kryštálovej štruktúry).

Tento nový poriadok je tiež obsiahnutý vo fluktuáciách blízko bodu fázového prechodu.

Jasným vysvetlením opísaného prechodového mechanizmu je známy „efekt hľadiaceho davu“ (obr. 185). Predstavme si okoloidúcich kráčajúcich po chodníku a obzerajúcich sa tými najnáhodnejšími smermi. Toto je „normálny“ stav pouličného davu, v ktorom nie je poriadok. Nech teraz jeden z okoloidúcich bez zjavného dôvodu hľadí do prázdneho okna na druhom poschodí ("náhodné kolísanie"). Postupne sa čoraz viac ľudí začína pozerať z toho istého okna a nakoniec všetky oči smerujú do jedného bodu. Nastala „poriadková“ fáza, hoci k nastoleniu poriadku neprispievajú žiadne vonkajšie sily – za oknom na druhom poschodí sa nedeje absolútne nič

Fázové prechody druhého druhu sú veľmi zložitým a zaujímavým javom. Procesy prebiehajúce v bezprostrednej blízkosti bodu prechodu ešte nie sú úplne preskúmané a úplný obraz o správaní sa fyzikálnych veličín v podmienkach nekonečných fluktuácií sa ešte len vytvára.

prechody in-va z jednej fázy do druhej so zmenou stavových parametrov charakterizujúcich termodynamiku. rovnováha. Hodnota t-ry, tlaku alebo k.-l. iné fyzické veličiny, pri ktorých sa F. p. vyskytujú v jednozložkovej sústave, tzv. prechodový bod. S F. p. I druhmi vlastností, vyjadrenými prvými deriváciami Gibbsovej energie G vzhľadom na tlak R, t-re T a ďalšie parametre sa menia náhle s neustálou zmenou týchto parametrov. V tomto prípade sa prechodové teplo uvoľňuje alebo absorbuje. V jednozložkovej sústave teplota prechodu 1 súvisí s tlakom p 1 Clausius-Clapeyronova rovnica dp 1 /dT 1 ==QIT 1 D V, kde Q je teplo prechodu, DV je skok objemu. Prvotriedna fáza je charakterizovaná hysteréznymi javmi (napríklad prehriatím alebo podchladením jednej z fáz), ktoré sú potrebné na vytvorenie zárodkov druhej fázy a na to, aby fázový tok prebiehal konečnou rýchlosťou. V neprítomnosti stabilných jadier je prehriata (podchladená) fáza v stave metastabilnej rovnováhy (pozri obr. zrod novej fázy). Rovnaká fáza môže existovať (aj keď metastabilne) na oboch stranách bodu prechodu na stavovom diagrame (kryštalické fázy sa však nemôžu prehriať nad teplotu topenia alebo sublimácie). V bode F. p. I druh Gibbsovej energie G ako funkcia stavových parametrov je spojitý (pozri obr. v čl. stavový diagram), a obe fázy môžu koexistovať ľubovoľne dlho, t.j., dochádza k tzv. separácia fáz (napríklad koexistencia kvapaliny a jej pár alebo pevnej látky a taveniny pre daný celkový objem systému).

F. p. I druh - rozšírené javy v prírode. Patria sem vyparovanie a kondenzácia z plynnej fázy do kvapalnej fázy, topenie a tuhnutie, sublimácia a kondenzácia (desublimácia) z plynnej fázy do tuhej fázy, väčšina polymorfných premien, niektoré štrukturálne prechody v pevných látkach, napríklad tvorba martenzitu v zliatina železo-uhlík.. V čistých supravodičoch dostatočne silný magnet. pole indukuje fázový prechod prvého druhu zo supravodivého do normálneho stavu.

Pod F. p. druhého druhu samotná veličina G a prvé deriváty G vzhľadom na T, s a ostatné stavové parametre sa menia kontinuálne a druhé derivácie (respektíve tepelná kapacita, koeficient stlačiteľnosti a tepelná rozťažnosť) s kontinuálnou zmenou parametrov sa menia náhle alebo sú singulárne. Teplo sa neuvoľňuje ani neabsorbuje, chýbajú hysterézne javy a metastabilné stavy. Do F.p. Druh II, pozorovaný pri zmene teploty, zahŕňa napríklad prechody z paramagnetického (neusporiadaného) stavu do magneticky usporiadaného (fero- a ferimagnetického v Curie point, antiferomagnetické v Neelovom bode) s výskytom spontánnej magnetizácie (resp. v celej mriežke alebo v každej z magnetických podmriežok); prechodové dielektrikum - feroelektrikum s výskytom spontánnej polarizácie; výskyt usporiadaného stavu v pevných látkach (v usporiadaní zliatin); smektický prechod. tekuté kryštály v nematic fáza, sprevádzaná abnormálnym zvýšením tepelnej kapacity, ako aj prechodmi medzi dekomp. smektický fázy; l-prechod v 4 He, sprevádzaný objavením sa anomálne vysokej tepelnej vodivosti a supratekutosti (pozri obr. hélium); prechod kovov do supravodivého stavu v neprítomnosti magnet. poliach.

F. p. môže súvisieť so zmenou tlaku. Mnohé látky pri nízkych tlakoch kryštalizujú do voľne zložených štruktúr. Napríklad štruktúra grafitu je séria široko rozmiestnených vrstiev uhlíkových atómov. Pri dostatočne vysokých tlakoch zodpovedajú veľké hodnoty Gibbsovej energie takýmto voľným štruktúram a rovnovážne tesne zbalené fázy zodpovedajú menším hodnotám. Preto sa pri vysokých tlakoch grafit premieňa na diamant. Kvantové kvapaliny 4 He a 3 He zostávajú kvapalné pri normálnom tlaku až do najnižších teplôt dosiahnutých blízko abs. nula. Dôvodom je slabá interakcia. atómov a veľká amplitúda ich „nulových vibrácií“ (vysoká pravdepodobnosť kvantového tunelovania z jednej pevnej polohy do druhej). Zvýšenie tlaku však spôsobí stuhnutie tekutého hélia; napríklad 4 He pri 2,5 MPa tvorí hexagén, tesne zbalenú mriežku.

Všeobecnú interpretáciu F. p. druhého druhu navrhol L. D. Landau v roku 1937. Nad bodom prechodu má systém spravidla vyššiu symetriu ako pod bodom prechodu, preto F. p. Rod sa považuje za bod zmeny symetrie. Napríklad vo feromagnetiku nad Curieovým bodom smer otáčania magnetov. momenty častíc sú rozložené náhodne, takže súčasné otáčanie všetkých rotácií okolo rovnakej osi o rovnaký uhol nemení fyzikálne. V systéme sv. Pod prechodovými bodmi chrbta majú výhody. orientácia a ich spoločná rotácia vo vyššie uvedenom zmysle mení smer magnet. moment systému. V dvojzložkovej zliatine, ktorej atómy A a B sa nachádzajú na miestach jednoduchej kubiky. kryštalický mriežkový, neusporiadaný stav je charakterizovaný chaot. rozloženie A a B cez uzly mriežky, aby posun mriežky o jednu periódu nezmenil r.v. Pod bodom prechodu sú atómy zliatiny usporiadané: ...ABAB... Posun takejto mriežky o periódu vedie k nahradeniu všetkých atómov A atómami B a naopak. T. arr. sa symetria mriežky zmenšuje, keďže podmriežky tvorené atómami A a B sa stávajú neekvivalentnými.

Symetria sa objaví a náhle zmizne; v tomto prípade môže byť porušenie symetrie charakterizované fyzickým. hodnota, do raja s F. p. II druh sa neustále mení a je tzv. parameter objednávky. Pre čisté kvapaliny je takýmto parametrom hustota, pre roztoky - zloženie, pre fero- a ferrimagnety - spontánna magnetizácia, pre feroelektrikum - spontánne elektrické. polarizácia, pre zliatiny - podiel usporiadaných atómov pre smekt. tekuté kryštály - amplitúda vlny hustoty a pod.. Vo všetkých týchto prípadoch pri t-rah nad bodom F. p. druhého druhu je parameter poradia nulový, pod týmto bodom začína jeho anomálny rast vedúci k max. . hodnota pri T = O.

Kriticky sa pozoruje aj absencia prechodového tepla, skoky v hustote a koncentráciách, ktoré sú charakteristické pre druh F. p. II. bod na krivkách F. p. prvého druhu (pozri kritické udalosti). Podobnosť je veľmi hlboká. Stav in-va o kritickom. bodov možno charakterizovať aj veličinou, ktorá zohráva úlohu parametra objednávky. Napríklad v prípade rovnovážneho stavu kvapalina - para je takýmto parametrom odchýlka hustoty ostrova od kritickej hodnoty. hodnoty: pri pohybe pozdĺž kritického izochóra zo strany plynu s vysokým tr je homogénna a hustota sa odchyľuje od kritickej. hodnota je nula a pod kritickou hodnotou. t-ry in-in je rozvrstvený do dvoch fáz, v každej z nich odchýlka hustoty od kritickej nie je rovná nule.

Pretože sa fázy v blízkosti bodu F.p. druhého druhu navzájom málo líšia, je možná existencia fluktuácií parametra rádu, rovnako ako v blízkosti kritického bodu. bodov. S tým súvisí kritické. javy v bodoch F. p. druhého druhu: anomálny rast magn. susceptibilita feromagnetík a dielektrika. susceptibilita feroelektrík (analogické je zvýšenie stlačiteľnosti v blízkosti kritického bodu prechodu kvapalina-para); prudké zvýšenie tepelnej kapacity; anomálny rozptyl svetelných vĺn v systéme kvapalina – para (tzv. kritická opalescencia), röntgenové žiarenie v pevných látkach, neutróny vo feromagnetikách. Výrazne zmena a dynamika. procesov, čo je spojené s veľmi pomalou resorpciou vzniknutých výkyvov. Napríklad v blízkosti kritického bod kvapalina - para zužuje čiaru Rayleighovho rozptylu svetla v blízkosti bodov Curie a Neel. vo feromagnetikách a antiferomagnetikách sa spinová difúzia spomaľuje (šírenie prebytočnej magnetizácie prebiehajúce podľa zákonov difúzie). Priemerná veľkosť fluktuácie (korelačný polomer) sa zvyšuje, keď sa blíži k bodu fázovej funkcie druhého rádu a stáva sa v tomto bode anomálne veľkou. To znamená, že ktorákoľvek časť ostrova v bode prechodu „cíti“ zmeny, ktoré nastali v iných častiach. Naopak, ďaleko od bodu prechodu druhého druhu sú fluktuácie štatisticky nezávislé a náhodné zmeny stavu v danej časti systému neovplyvňujú vlastnosti jeho ostatných častí.

Rozdelenie fázových prechodov na dva druhy je do istej miery ľubovoľné, pretože existujú fázové prechody prvého druhu s malými skokmi v parametri rádu a nízkymi teplotami prechodu so silne rozvinutými fluktuáciami. Toto je Naib, typický pre prechody medzi tekutými kryštálmi. fázy. Najčastejšie ide o F. p. prvého druhu, veľmi blízke F. p. P rodu. Preto ich zvyčajne sprevádza kritika. javov. Povaha mnohých F. p. v tekutých kryštáloch je určená interakciou. niekoľko parametre objednávky spojené s dec. typy symetrie. V niektorých org. spoj. tzv. vrátiť tekutý kryštál fázy, ktoré vznikajú pri ochladzovaní pod existenčnú teplotu primárnych nematických, cholesterických. a smektický. fázy.

Singulárny bod na fázovom diagrame, v ktorom sa línia prechodov prvého druhu mení na líniu prechodov druhého druhu, tzv. trikritický bodka. Trikritické sa našli bodky na čiarach F. p. v supratekutom stave v p-rax 4 He - 3 He, na čiarach orientačných prechodov v halogenidoch amónnych, na čiarach prechodov nema. tekutý kryštál - smektický. tekutých kryštálov a v iných systémoch.

Lit.: Braut R., Fázové prechody, prekl. z angličtiny, M., 1967; Landau L.D., Lifshits E.M., Štatistická fyzika, časť 1, 3. vydanie, M., 1976; Pikin S. A., Štrukturálne transformácie v tekutých kryštáloch, M., 1981; Patashinsky A. 3., Pokrovsky V. L., Fluktuačná teória fázových prechodov, 2. vydanie, M., 1982; Anisimov M. A., Kritické javy v kvapalinách a tekutých kryštáloch, M., 1987. M. A. Anisimov.

• - - špeciálna trieda magnetických fázových prechodov, pri ktorých sa orientácia ľahkých magnetizačných osí magnetov mení so zmenou vonkajšieho. parametre...

  Fyzická encyklopédia

• - v urýchľovačoch - súbor vzájomne súvisiacich kmitov fáz, polomerov obežnej dráhy a energií náboja. častice v blízkosti svojich rovnovážnych hodnôt. Pre praktické...

  Fyzická encyklopédia

• - skreslenie tvaru signálu v dôsledku porušenia fázových vzťahov v jeho frekvenčnom spektre ...

  Fyzická encyklopédia

• Chemická encyklopédia

• - skokové prechody kvantového systému z jedného možného stavu do druhého. Kvantové prechody môžu byť žiarivé a nežiarivé...

  Moderná encyklopédia

• Prírodná veda. encyklopedický slovník

• - - sú postavené na podperách pri prekračovaní vodných a iných prekážok, pri kladení potrubí na bažinaté, podmáčané, permafrostové pôdy ...

  Geologická encyklopédia

• - napätia vznikajúce pri fázových premenách kovov a zliatin v pevnom stave v dôsledku rozdielov v špecifických objemoch formovanej a počiatočnej fázy. Pozri tiež: - Napätia - tepelné...

  Encyklopedický slovník hutníctva

• - pozri Svaly, elektrické vlastnosti ...

  Encyklopedický slovník Brockhaus a Euphron

• - v kvantovej teórii prechody fyzického mikrosystému z jedného stavu do druhého spojené so zrodom alebo zničením virtuálnych častíc, t.j. častíc, ktoré existujú iba v medziľahlých, ktoré majú ...
• - prudké prechody kvantového systému z jedného stavu do druhého ...

  Veľká sovietska encyklopédia

• - pozri Kvantové prechody...

  Veľká sovietska encyklopédia

• - prechody látky z jednej fázy do druhej, ku ktorým dochádza pri zmene teploty, tlaku alebo pod vplyvom akýchkoľvek iných vonkajších faktorov ...

  Moderná encyklopédia

• - prudké prechody kvantového systému z jedného možného stavu do druhého ...

  Veľký encyklopedický slovník

• - Slovesá označujúce akúkoľvek fázu akcie ...

  Slovník lingvistických pojmov

• - PHASE, -s, ...

  Vysvetľujúci slovník Ozhegov

"FÁZOVÉ PRECHODY" v knihách

Prechody

Z knihy Reč bez prípravy. Čo a ako povedať, ak vás to zaskočilo autor Sednev Andrey

Prechody Keď hovoríte bez prípravy, najprv hovoríte o tom, čo vám prvé napadlo, potom prejdete k druhej myšlienke, potom k tretej a ak je to potrebné, ešte ďalej. Aby vaša reč znela krásne a uvoľnene, použite špeciálne

Prechody

Z knihy Zrelosť. Zodpovednosť byť sám sebou autora Rajneesh Bhagwan Shri

Prechody od NIE k ÁNO Vedomie prináša slobodu. Sloboda neznamená len slobodu konať správne; ak by toto bol význam slobody, aká by to bola sloboda? Ak ste slobodní len robiť správnu vec, potom nie ste slobodní vôbec. Sloboda znamená oboje

Prechody

Z knihy Slovanská karmická numerológia. Vylepšite svoju maticu osudu autora Maslova Natalia Nikolaevna

Prechody Stručne vám poviem, ako si človek môže zorganizovať prechod pre seba. Viac podrobností nájdete v časti „Čo robiť?“ Napríklad osmička je klan. To znamená, že aby sme ho premenili na jednotky, musíme sa odtrhnúť od klanu. Musíme odísť z domu. Prestaň nejako

Fázové experimenty

Z knihy Fáza. Prelomenie ilúzie reality autor Rainbow Michael

12. Prechody

Z knihy Proshow Producer Version 4.5 Manual spoločnosťou Corporation Photodex

12. Prechody Umenie prechodu zo snímky na snímku

2. Prechody CSS

Z knihy CSS3 pre webových dizajnérov od Siderholma Dana

2. Prechody CSS Písal sa rok 1997; Bol som v chudobnom byte v krásnom Allstone, Massachusetts. Typická noc prezerania zdrojového kódu a učenia sa HTML, ktorej predchádza deň balenia CD v lokálnom nahrávacom vydavateľstve, prakticky za nič

7.2. Prechody

Z knihy UML Tutorial autora Leonenkov Alexander

7.2. Prechody Prechod ako prvok UML bol diskutovaný v kapitole 6. Pri konštrukcii diagramu aktivít sa používajú len nespúšťacie prechody, teda tie, ktoré sa spustia ihneď po dokončení aktivity alebo vykonaní príslušnej akcie. Toto

Fázové vzťahy v zosilňovači so spoločným emitorom

Z knihy OrCAD PSpice. Analýza elektrického obvodu od Keowna J.

Fázové vzťahy v zosilňovači so spoločným emitorom Keď sa emitorový rezistor RE používa v zosilňovači OE na stabilizáciu parametrov predpätia, je posunutý kondenzátorom CE s takou kapacitou, že pri frekvencii vstupného signálu možno emitor považovať za

Prechody

Z knihy The Art of Fiction [Sprievodca pre spisovateľov a čitateľov.] od Randa Ayna

Prechody Zložitým problémom, o ktorom sa zvyčajne neuvažuje, kým sa s ním priamo nestretnete, je, ako sa presunúť z jedného bodu do druhého – napríklad ako odviesť človeka z miestnosti na ulicu alebo ako ho prinútiť prejsť cez miestnosť. niečo vyzdvihnúť. Na pódiu o týchto

Prechody

Z knihy Drezúrny kôň autor Boldt Harry

Prechody Prechody z jednej chôdze do druhej a z jedného rytmu do druhého by mali byť jasne viditeľné, ale mali by sa vykonávať plynulo, nie trhane. Pri vykonávaní programu sa treba sústrediť na to, aby ste robili prechody presne na predpísanom mieste. Až do

Fázové experimenty

Z knihy Superschopnosti ľudského mozgu. Cesta do podvedomia autor Rainbow Michael

Fázové experimenty V tejto časti nie je dôraz kladený na samotný fakt dosiahnutia fázy, ale na ďalšie vnútorné akcie v nej: pohyb v priestore, jeho ovládanie, hľadanie predmetov a experimenty Praktici sa z času na čas pokúšajú nasmerovať svoje experimenty na

§ 4.18 Fázové prechody 1. a 2. druhu

Z knihy Ritz Balistická teória a obraz vesmíru autora Semikov Sergej Alexandrovič

§ 4.18 Fázové prechody 1. a 2. druhu Domnievam sa, že by sme do fyziky mali zaviesť pojmy symetrie, tak známe kryštalografom. P. Curie, „On the Symmetry of Physical Phenomena“, 1894. Tieto štúdie, ak by v nich pokračoval P. Curie, by pravdepodobne mohli mať pre rozvoj

7. Fázové prechody prvého a druhého druhu

autora Buslaeva Elena Mikhailovna

7. Fázové prechody druhu I a II Zložky v kvapalnom stave (zložky A) sú neobmedzene rozpustné, zložky v tuhom skupenstve (zložky B) netvoria chemické zlúčeniny a sú nerozpustné Stavové diagramy predstavujú graf v súradniciach zliatina -

12. Fázové premeny v pevnom skupenstve

Z knihy Materials Science. Detská postieľka autora Buslaeva Elena Mikhailovna

12. Fázové premeny v pevnom skupenstve Fáza je homogénna časť systému, ktorá je oddelená od inej časti systému (fázy) rozhraním, pri prechode ktorým sa náhle mení chemické zloženie alebo štruktúra.Pri kryštalizácii čistého kovu v

27. Štruktúra a vlastnosti železa; metastabilné a stabilné fázové diagramy železo-uhlík. Tvorba štruktúry uhlíkových ocelí. Stanovenie obsahu uhlíka v oceli podľa štruktúry

Z knihy Materials Science. Detská postieľka autora Buslaeva Elena Mikhailovna

27. Štruktúra a vlastnosti železa; metastabilné a stabilné fázové diagramy železo-uhlík. Tvorba štruktúry uhlíkových ocelí. Stanovenie obsahu uhlíka v oceli podľa štruktúry Zliatiny železa a uhlíka sú najbežnejším kovom

Fázový prechod (fázová transformácia) v termodynamike- prechod látky z jednej termodynamickej fázy do druhej pri zmene vonkajších podmienok. Z hľadiska pohybu systému po fázovom diagrame so zmenou jeho intenzívnych parametrov (teplota, tlak a pod.) dochádza k fázovému prechodu, keď systém prekročí čiaru oddeľujúcu dve fázy. Keďže rôzne termodynamické fázy sú opísané rôznymi stavovými rovnicami, vždy je možné nájsť množstvo, ktoré sa počas fázového prechodu náhle mení.

Keďže delenie na termodynamické fázy je menšou klasifikáciou stavov ako delenie látky do agregovaných stavov, nie každý fázový prechod je sprevádzaný zmenou agregovaného stavu. Akákoľvek zmena stavu agregácie je však fázovým prechodom.

Najčastejšie sa fázové prechody zvažujú so zmenou teploty, ale pri konštantnom tlaku (zvyčajne sa rovná 1 atmosfére). Preto sa často používajú výrazy „bod“ (a nie čiara) fázového prechodu, teplota topenia atď.. Samozrejme, že k fázovému prechodu môže dôjsť aj pri zmene tlaku, aj pri konštantnej teplote a tlaku, ale zmena koncentrácie zložiek (napríklad vzhľad kryštálov soli v roztoku, ktorý dosiahol nasýtenie).

Klasifikácia fázových prechodov

o fázový prechod prvého rádu náhle sa menia najdôležitejšie, primárne extenzívne parametre: merný objem, množstvo uloženej vnútornej energie, koncentrácia zložiek atď. Zdôrazňujeme: máme na mysli prudkú zmenu týchto veličín so zmenami teploty, tlaku atď. nejde o náhlu zmenu v čase (pozri časť Dynamika fázových prechodov nižšie).

Najbežnejšie príklady fázové prechody prvého druhu:

• tavenie a tuhnutie
• varom a kondenzáciou
• sublimácia a desublimácia

o fázový prechod druhého druhu hustota a vnútorná energia sa nemenia, takže takýto fázový prechod nemusí byť voľným okom viditeľný. Skok zažívajú ich deriváty vzhľadom na teplotu a tlak: tepelná kapacita, koeficient tepelnej rozťažnosti, rôzne susceptibility atď.

Fázové prechody druhého druhu sa vyskytujú v tých prípadoch, keď sa mení symetria štruktúry látky (symetria môže úplne zmiznúť alebo sa zmenšiť). Popis fázového prechodu druhého rádu ako dôsledku zmeny symetrie podáva Landauova teória. V súčasnosti je zvyčajné hovoriť nie o zmene symetrie, ale o výskyte parametra poriadku v bode prechodu, ktorý sa rovná nule v menej usporiadanej fáze a mení sa od nuly (v bode prechodu) po nenulové. hodnoty v usporiadanejšej fáze.

Najbežnejšie príklady fázových prechodov druhého rádu: prechod systému cez kritický bod

• paramagnet-feromagnet alebo prechod paramagnet-antiferomagnet (parameter poradia - magnetizácia)
• prechod kovov a zliatin do stavu supravodivosti (parametrom rádu je hustota supravodivého kondenzátu)
• prechod kvapalného hélia do supratekutého stavu (pp - hustota supratekutej zložky)
• prechod amorfných materiálov do sklovitého stavu

Moderná fyzika tiež skúma systémy, ktoré majú fázové prechody tretiny alebo vyššieho druhu.

V poslednej dobe sa rozšíril koncept kvantového fázového prechodu, t.j. fázový prechod riadený nie klasickými tepelnými fluktuáciami, ale kvantovými, ktoré existujú aj pri teplotách absolútnej nuly, kde klasický fázový prechod nemožno realizovať kvôli Nernstovej vete.

Dynamika fázových prechodov

Ako bolo uvedené vyššie, skok vo vlastnostiach látky znamená skok so zmenou teploty a tlaku. V skutočnosti pôsobením na systém nemeníme tieto veličiny, ale jeho objem a jeho celkovú vnútornú energiu. Táto zmena vždy nastáva nejakou konečnou rýchlosťou, čo znamená, že na „pokrytie“ celej medzery v hustote alebo špecifickej vnútornej energii potrebujeme určitý konečný čas. Počas tejto doby nenastáva fázový prechod okamžite v celom objeme látky, ale postupne. V tomto prípade sa pri fázovom prechode prvého rádu uvoľní (alebo odoberie) určité množstvo energie, ktoré sa nazýva teplo fázového prechodu. Aby sa fázový prechod nezastavil, je potrebné toto teplo priebežne odoberať (alebo privádzať), prípadne ho kompenzovať vykonávaním prác na systéme.

Výsledkom je, že počas tejto doby bod na fázovom diagrame popisujúci systém „zamrzne“ (t.j. tlak a teplota zostanú konštantné), kým sa proces nedokončí.

Literatúra

• Bazarov I.P. Termodynamika. - M.: Vyššia škola, 1991, 376 s.
• Bazarov IP Bludy a chyby v termodynamike. Ed. 2. rev. - M.: Úvodník URSS, 2003. 120 s.
• Kvasnikov IA Termodynamika a štatistická fyzika. V.1: Teória rovnovážnych systémov: Termodynamika. - zväzok 1. Ed. 2, rev. a dodatočné - M.: URSS, 2002. 240 s.
• Stanley. D. Fázové prechody a kritické javy. - M.: Mir, 1973.
• Patashinsky AZ, Pokrovskiy VL Fluktuačná teória fázových prechodov. - M.: Nauka, 1981.
• Gufan Yu.M. Termodynamická teória fázových prechodov. - Rostov n / a: Vydavateľstvo Rostovskej univerzity, 1982. - 172 s.

Dôležitým odvetvím termodynamiky je štúdium premien medzi rôznymi fázami látky, keďže tieto procesy prebiehajú v praxi a majú zásadný význam pre predpovedanie správania sa systému za určitých podmienok. Tieto transformácie sa nazývajú fázové prechody, ktorým je venovaný článok.

Pojem fázy a systémového komponentu

Predtým, ako pristúpime k úvahám o fázových prechodoch vo fyzike, je potrebné definovať pojem samotnej fázy. Ako je známe z kurzu všeobecnej fyziky, existujú tri stavy hmoty: plynné, pevné a kvapalné. V špeciálnej časti vedy - v termodynamike - sú zákony formulované pre fázy hmoty, a nie pre ich stavy agregácie. Fáza je chápaná ako určitý objem hmoty, ktorý má homogénnu štruktúru, vyznačuje sa špecifickými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami a je oddelený od zvyšku hmoty hranicami, ktoré sa nazývajú interfáza.

Pojem „fáza“ teda nesie oveľa praktickejšie významnejšie informácie o vlastnostiach hmoty ako jej stav agregácie. Napríklad pevné skupenstvo kovu, ako je železo, môže byť v nasledujúcich fázach: kubický kubický s magnetickým telom vycentrovaný pri nízkej teplote (BCC), nemagnetický bcc pri nízkej teplote, kubický s plošným stredom (fcc) a nemagnetický bcc pri vysokej teplote.

Okrem pojmu „fáza“ zákony termodynamiky používajú aj pojem „komponenty“, čo znamená počet chemických prvkov, ktoré tvoria konkrétny systém. To znamená, že fáza môže byť jednozložková (1 chemický prvok) aj viaczložková (niekoľko chemických prvkov).

Gibbsova veta a rovnováha medzi fázami systému

Na pochopenie fázových prechodov je potrebné poznať podmienky rovnováhy medzi nimi. Tieto podmienky možno matematicky získať riešením sústavy Gibbsových rovníc pre každú z nich za predpokladu, že rovnovážny stav sa dosiahne vtedy, keď sa celková Gibbsova energia systému izolovaného od vonkajších vplyvov prestane meniť.

V dôsledku riešenia tohto systému rovníc sa získajú podmienky pre existenciu rovnováhy medzi niekoľkými fázami: izolovaný systém sa prestane vyvíjať až vtedy, keď sa tlaky, chemické potenciály každej zložky a teploty vo všetkých fázach navzájom rovnajú.

Gibbsovo fázové pravidlo pre rovnováhu

Systém pozostávajúci z niekoľkých fáz a komponentov môže byť v rovnováhe nielen za určitých podmienok, napríklad pri určitej teplote a tlaku. Niektoré z premenných v Gibbsovej vete pre rovnováhu je možné zmeniť pri zachovaní počtu fáz aj počtu komponentov, ktoré sú v tejto rovnováhe. Počet premenných, ktoré je možné meniť bez narušenia rovnováhy v systéme, sa nazýva počet slobôd tohto systému.

Počet voľností l systému pozostávajúceho z f fáz a k komponentov je jednoznačne určený z Gibbsovho fázového pravidla. Toto pravidlo je matematicky napísané takto: l + f = k + 2. Ako s týmto pravidlom pracovať? Veľmi jednoduché. Napríklad je známe, že systém pozostáva z f=3 rovnovážnych fáz. Aký minimálny počet komponentov môže takýto systém obsahovať? Na otázku môžete odpovedať uvažovaním takto: v prípade rovnováhy existujú najprísnejšie podmienky, keď sa realizujú iba pri určitých ukazovateľoch, to znamená, že zmena ktoréhokoľvek termodynamického parametra povedie k nerovnováhe. To znamená, že počet slobôd l=0. Nahradením známych hodnôt l a f dostaneme k = 1, to znamená, že systém, v ktorom sú tri fázy v rovnováhe, môže pozostávať z jednej zložky. Pozoruhodným príkladom je trojitý bod vody, keď ľad, kvapalná voda a para existujú v rovnováhe pri špecifických teplotách a tlakoch.

Klasifikácia fázových premien

Ak začnete meniť niektoré v systéme, ktorý je v rovnováhe, potom môžete pozorovať, ako jedna fáza zmizne a iná sa objaví. Jednoduchým príkladom tohto procesu je topenie ľadu pri jeho zahrievaní.

Vzhľadom na to, že Gibbsova rovnica závisí iba od dvoch premenných (tlaku a teploty) a fázový prechod zahŕňa zmenu týchto premenných, potom možno matematicky prechod medzi fázami opísať diferenciáciou Gibbsovej energie vzhľadom na jej premenné. Práve tento prístup použil rakúsky fyzik Paul Ehrenfest v roku 1933, keď zostavil klasifikáciu všetkých známych termodynamických procesov, ku ktorým dochádza pri zmene fázovej rovnováhy.

Zo základov termodynamiky vyplýva, že prvá derivácia Gibbsovej energie vzhľadom na teplotu sa rovná zmene entropie systému. Derivácia Gibbsovej energie vzhľadom na tlak sa rovná zmene objemu. Ak sa pri zmene fáz v systéme entropia alebo objem zlomí, čiže sa prudko zmenia, potom hovoríme o fázovom prechode prvého rádu.

Ďalej, druhými derivátmi Gibbsovej energie vzhľadom na teplotu a tlak sú tepelná kapacita a koeficient objemovej expanzie. Ak je transformácia medzi fázami sprevádzaná diskontinuitou v hodnotách uvedených fyzikálnych veličín, potom sa hovorí o fázovom prechode druhého rádu.

Príklady premien medzi fázami

V prírode existuje obrovské množstvo rôznych prechodov. V rámci tejto klasifikácie sú nápadnými príkladmi prechodov prvého druhu procesy tavenia kovov alebo kondenzácia vodnej pary zo vzduchu, keď v systéme dochádza k objemovému skoku.

Ak hovoríme o prechodoch druhého druhu, tak nápadnými príkladmi sú premena železa z magnetického do paramagnetického stavu pri teplote 768 °C alebo premena kovového vodiča do supravodivého stavu pri teplotách blízkych absolútnej nule.

Rovnice, ktoré opisujú prechody prvého druhu

V praxi je často potrebné vedieť, ako sa mení teplota, tlak a absorbovaná (uvoľňovaná) energia v systéme, keď v ňom dochádza k fázovým transformáciám. Na tento účel sa používajú dve dôležité rovnice. Získavajú sa na základe znalostí základov termodynamiky:

1. Clapeyronov vzorec, ktorý stanovuje vzťah medzi tlakom a teplotou počas transformácií medzi rôznymi fázami.
2. Clausiusov vzorec, ktorý dáva do vzťahu absorbovanú (uvoľnenú) energiu a teplotu systému počas transformácie.

Využitie oboch rovníc je nielen pri získavaní kvantitatívnych závislostí fyzikálnych veličín, ale aj pri určovaní znamienka sklonu rovnovážnych kriviek vo fázových diagramoch.

Rovnica na opis prechodov druhého druhu

Fázové prechody 1. a 2. druhu sú opísané rôznymi rovnicami, pretože použitie a Clausius pre prechody druhého druhu vedie k matematickej neistote.

Na jeho opis sa používajú Ehrenfestove rovnice, ktoré stanovujú vzťah medzi zmenami tlaku a teploty na základe znalosti zmeny tepelnej kapacity a koeficientu objemovej rozťažnosti počas transformačného procesu. Ehrenfestove rovnice sa používajú na opis prechodov vodič-supravodič v neprítomnosti magnetického poľa.

Význam fázových diagramov

Fázové diagramy sú grafickým znázornením oblastí, v ktorých existujú zodpovedajúce fázy v rovnováhe. Tieto oblasti sú oddelené rovnovážnymi čiarami medzi fázami. Často sa používajú osi P-T (tlak-teplota), T-V (teplota-objem) a P-V (tlak-objem).

Význam fázových diagramov spočíva v tom, že umožňujú predpovedať, v akej fáze sa systém bude nachádzať, keď sa podľa toho zmenia vonkajšie podmienky. Tieto informácie sa využívajú pri tepelnom spracovaní rôznych materiálov s cieľom získať štruktúru s požadovanými vlastnosťami.