تغییر در انرژی داخلی در طول انتقال فاز. تبخیر و تراکم. روابط فاز در یک تقویت کننده امیتر مشترک

فاز- اینها بخش های مختلف همگن سیستم های فیزیکی و شیمیایی هستند. یک ماده زمانی همگن است که تمام پارامترهای حالت ماده در تمام حجم های اولیه آن یکسان باشد که ابعاد آن در مقایسه با حالت های بین اتمی بزرگ باشد. مخلوط گازهای مختلف اگر در کل حجم در غلظت های مساوی باشند، همیشه یک فاز را تشکیل می دهند. همان ماده، بسته به شرایط خارجی، می تواند در یکی از سه حالت تجمع - مایع، جامد یا گاز باشد. فازها حالت‌های پایدار یک حالت تجمع هستند. مفهوم فاز گسترده تر از مفهوم حالت تجمع است.

بسته به شرایط خارجی، سیستم می تواند در یک فاز یا در چندین فاز در یک زمان در تعادل باشد. وجود تعادلی آنها نامیده می شود تعادل فاز

تبخیرو تراکم -انتقال فاز آب در طبیعت اطراف اغلب مشاهده شده است. هنگامی که آب به بخار تبدیل می شود، ابتدا تبخیر رخ می دهد - انتقال لایه سطحی مایع به بخار، در حالی که فقط سریع ترین مولکول ها به بخار منتقل می شوند: آنها باید بر جاذبه مولکول های اطراف غلبه کنند، بنابراین میانگین انرژی جنبشی آنها و بر این اساس، دما. کاهش مایعات روند معکوس نیز در زندگی روزمره مشاهده می شود - تراکم. هر دوی این فرآیندها به شرایط خارجی بستگی دارد. در برخی موارد، تعادل دینامیکی بین آنها برقرار می شود، زمانی که تعداد مولکول هایی که مایع را ترک می کنند برابر با تعداد مولکول های بازگشتی به آن می شود. مولکول های یک مایع توسط نیروهای جذابی به هم متصل می شوند که آنها را در داخل مایع نگه می دارد. اگر مولکول هایی با سرعت بیش از حد متوسط ​​نزدیک سطح باشند، می توانند آن را ترک کنند. سپس سرعت متوسط ​​مولکول های باقی مانده کاهش می یابد و دمای مایع کاهش می یابد. برای تبخیر در دمای ثابت، باید مقدار معینی گرما را به مایع بدهید: س= rt،که r گرمای ویژه تبخیر است که با افزایش دما کاهش می یابد. در دمای اتاق، برای یک مولکول آب، گرمای تبخیر 10-20 ژول است، در حالی که میانگین انرژی حرکت حرارتی 6.06 10-21 ژول است. این بدان معنی است که

مولکول هایی با انرژی 10 برابر بیشتر از انرژی حرکت حرارتی. هنگام عبور از سطح یک مایع، انرژی پتانسیل یک مولکول سریع افزایش می یابد و انرژی جنبشی کاهش می یابد. بنابراین، میانگین انرژی جنبشی مولکول های بخار و مایع در تعادل حرارتی برابر است.

بخار اشباع -این بخار در تعادل دینامیکی، مربوط به دمای معین، با مایع خود است. تجربه نشان می دهد که از قانون بویل-ماریوت پیروی نمی کند، زیرا فشار آن به حجم بستگی ندارد. فشار بخار اشباع بالاترین فشاری است که بخار می تواند در یک دمای معین داشته باشد. فرآیندهای تبخیر و تراکم آب، برهمکنش های پیچیده بین جو و هیدروسفر را تعیین می کند که برای شکل گیری آب و هوا و آب و هوا مهم است. تبادل مداوم ماده (چرخه آب) و انرژی بین جو و هیدروسفر وجود دارد.

مطالعات نشان داده است که از سطح اقیانوس جهانی که 94 درصد هیدروکره زمین را تشکیل می دهد، روزانه حدود 7000 کیلومتر مکعب آب تبخیر می شود و تقریباً به همین میزان به صورت بارش می ریزد. بخار آب که با حرکت همرفتی هوا منتقل می شود، بالا می رود و وارد لایه های سرد تروپوسفر می شود. همانطور که بخار بالا می رود، به طور فزاینده ای اشباع می شود، سپس متراکم می شود و قطرات باران را تشکیل می دهد. در طول فرآیند تراکم بخار در تروپوسفر، حدود 1.6-10 22 ژول گرما در روز آزاد می شود که ده ها هزار برابر بیشتر از انرژی تولید شده توسط بشر در همان زمان است.

غلیان- فرآیند تبدیل مایع به بخار در نتیجه شناور شدن حباب های پر از بخار. جوش در کل حجم اتفاق می افتد. پارگی حباب ها در سطح مایع در حال جوش نشان می دهد که فشار بخار موجود در آنها از فشار بالای سطح مایع بیشتر است. در دمای 100 درجه سانتیگراد، فشار بخار اشباع شده برابر با فشار هوای بالای سطح مایع است (به این ترتیب این نقطه در مقیاس انتخاب شد). در ارتفاع 5 کیلومتری، فشار هوا نصف است و آب در آنجا در دمای 82 درجه سانتیگراد و در مرز تروپوسفر (17 کیلومتر) - تقریباً 65 درجه سانتیگراد می جوشد. بنابراین، نقطه جوش یک مایع با دمایی مطابقت دارد که فشار بخار اشباع آن برابر با فشار خارجی است. میدان گرانشی ضعیف ماه (شتاب گرانش در سطح آن تنها 1.7 متر بر ثانیه است) قادر به حفظ جو نیست و در غیاب فشار اتمسفر، مایع فوراً می جوشد، بنابراین "دریاها" قمری هستند. بدون آب و توسط گدازه جامد تشکیل شده است. به همین دلیل، "کانال های" مریخ نیز بی آب هستند.

یک ماده می تواند در حالت تعادل و در فازهای مختلف باشد. بنابراین، هنگامی که یک گاز در حالت تعادل فاز مایع می شود، حجم آن می تواند هر چیزی باشد و دمای انتقال مربوط به فشار بخار اشباع شده است. منحنی تعادل فاز را می توان با طرح ریزی بر روی یک صفحه بدست آورد (p, T)مناطق انتقال به حالت مایع به صورت تحلیلی، منحنی تعادل دو فاز از حل معادله دیفرانسیل کلازیوس-کلاپیرون تعیین می شود. به طور مشابه، می توان منحنی های ذوب و تصعید را به دست آورد که در یک نقطه از صفحه به هم متصل می شوند (ر،د)، در نقطه سه گانه (نگاه کنید به شکل 7.1)، جایی که در نسبت های خاصی برابر هستند

وزن هر سه فاز نقطه سه گانه آب مربوط به فشار 569.24 Pa و دمای -0.0075 درجه سانتیگراد است. دی اکسید کربن - به ترتیب 5.18 10 5 Pa و 56.6 درجه سانتی گراد. بنابراین، در فشار اتمسفر R،معادل 101.3 کیلو پاسکال، دی اکسید کربن می تواند در حالت جامد یا گاز باشد. در دمای بحرانی، خواص فیزیکی مایع و بخار یکسان می شود. در دماهای بالاتر از حد بحرانی، یک ماده فقط می تواند در حالت گاز باشد. برای آب - T= 374.2 درجه سانتی گراد، آر= 22.12 مگاپاسکال؛ برای کلر - به ترتیب 144 درجه سانتیگراد و 7.71 مگاپاسکال.

دماهای انتقال دماهایی هستند که در آن انتقال از یک فاز به فاز دیگر اتفاق می افتد. آنها به فشار بستگی دارند، اگرچه به درجات مختلف: نقطه ذوب ضعیف تر، دمای تبخیر و تصعید قوی تر است. در فشارهای معمولی و ثابت، انتقال در دمای معینی اتفاق می افتد و در اینجا نقاط ذوب، جوشش و تصعید (یا تصعید) صورت می گیرد.

انتقال یک ماده از حالت جامد به طور مستقیم به حالت گازی را می توان به عنوان مثال در پوسته دنباله دار مشاهده کرد. هنگامی که یک دنباله دار از خورشید دور است، تقریباً تمام جرم آن در هسته آن متمرکز می شود که اندازه آن 10-12 کیلومتر است. هسته توسط یک پوسته کوچک گاز احاطه شده است - این سر دنباله دار است. با نزدیک شدن به خورشید، هسته و پوسته دنباله دار شروع به گرم شدن می کنند، احتمال تصعید افزایش می یابد و تصعید زدایی (فرایند معکوس) کاهش می یابد. گازهایی که از هسته دنباله دار فرار می کنند، ذرات جامد را با خود حمل می کنند، حجم سر دنباله دار افزایش می یابد و در ترکیب به گاز-غبار تبدیل می شود. فشار اطراف هسته دنباله دار بسیار کم است، بنابراین فاز مایع ظاهر نمی شود. همراه با سر، دم دنباله دار نیز رشد می کند که از خورشید دور می شود. در برخی دنباله دارها در حضیض به صدها میلیون کیلومتر می رسد، اما چگالی در ماده دنباله دار ناچیز است. با هر نزدیک شدن به خورشید، دنباله‌دارها بیشتر جرم خود را از دست می‌دهند، مواد فرار بیشتر و بیشتر در هسته تصعید می‌شوند و به تدریج به شهاب‌سنگ‌هایی متلاشی می‌شوند که بارش‌های شهابی را تشکیل می‌دهند. در طول 5 میلیارد سال از وجود منظومه شمسی، بسیاری از دنباله دارها به این ترتیب به وجود خود پایان دادند.

در بهار سال 1986، ایستگاه‌های خودکار شوروی Vega-1 و Vega-2 برای مطالعه دنباله‌دار هالی که به ترتیب از فاصله 9000 و 8200 کیلومتری از آن عبور کردند و ایستگاه ناسا «Giotto» به فضا فرستاده شدند. ” - در فاصله تنها 600 کیلومتری از هسته دنباله دار. ابعاد هسته 14 در 7.5 کیلومتر، رنگ تیره و دمای حدود 400 کلوین بود. هنگامی که ایستگاه های فضایی از سر دنباله دار عبور کردند، حدود 40000 کیلوگرم ماده یخی در 1 ثانیه تصعید شد.

در اواخر پاییز، هنگامی که یک سرمای شدید پس از هوای مرطوب وارد می شود، می توانید روی شاخه های درختان و روی سیم ها ببینید.

فراست، کریستال های یخ تصعید شده است. پدیده مشابهی در هنگام نگهداری بستنی، زمانی که دی اکسید کربن سرد می شود، استفاده می شود، زیرا مولکول هایی که به بخار تبدیل می شوند، انرژی را می برند. در مریخ، پدیده تصعید و تصعید دی اکسید کربن در کلاهک های قطبی همان نقش تبخیر - تراکم در جو و هیدروکره زمین را ایفا می کند.

همانطور که Nernst ثابت کرد ظرفیت گرمایی در دماهای بسیار پایین به صفر می رسد. از این رو پلانک نشان داد که تقریباً صفر مطلق همه فرآیندها بدون تغییر در آنتروپی رخ می دهند. نظریه انیشتین در مورد ظرفیت گرمایی جامدات در دماهای پایین امکان فرموله کردن نتیجه نرنست را به عنوان قانون سوم ترمودینامیک فراهم کرد. خواص غیرعادی مواد مشاهده شده در دماهای پایین - ابرسیالیت و ابررسانایی - در نظریه مدرن به عنوان اثرات کوانتومی ماکروسکوپی توضیح داده شده است.

انتقال فاز انواع مختلفی دارد. در طول انتقال فاز، دما تغییر نمی کند، اما حجم سیستم تغییر می کند.

انتقال فاز مرتبه اولتغییرات در حالات مجموع یک ماده در صورتی نامیده می شود که: دما در طول کل انتقال ثابت باشد. حجم سیستم تغییر می کند؛ آنتروپی سیستم تغییر می کند. برای اینکه چنین انتقال فازی اتفاق بیفتد، لازم است مقدار معینی از گرما را به جرم معینی از ماده منتقل کنیم که مربوط به گرمای نهان تبدیل است.

در واقع، در حین انتقال از فاز متراکم تر به فاز با چگالی کمتر، لازم است مقدار معینی انرژی به شکل گرما منتقل شود که برای از بین بردن شبکه کریستالی (در حین ذوب) یا حذف مولکول های مایع از یکدیگر (در طول تبخیر). در طول تبدیل، گرمای نهان صرف غلبه بر نیروهای چسب می شود، شدت حرکت حرارتی تغییر نمی کند و در نتیجه دما ثابت می ماند. با چنین انتقالی، درجه بی نظمی و در نتیجه آنتروپی افزایش می یابد. اگر فرآیند در جهت مخالف پیش رود، گرمای نهان آزاد می شود.

انتقال فاز مرتبه دومبا تغییر در تقارن سیستم همراه هستند: همانطور که L.D. در سال 1937 نشان داد، سیستم، به عنوان یک قاعده، دارای تقارن بالاتری است. برای مثال، در یک آهنربا، ممان‌های اسپین بالای نقطه گذار به‌طور تصادفی جهت‌گیری می‌کنند و چرخش همزمان همه اسپین‌ها حول یک محور با زاویه یکسان، ویژگی‌های سیستم را تغییر نمی‌دهد. در زیر نقطه گذار، اسپین ها جهت گیری ترجیحی خاصی دارند و چرخش همزمان آنها جهت گشتاور مغناطیسی سیستم را تغییر می دهد. لاندو ضریب سفارش را معرفی کرد و پتانسیل ترمودینامیکی را در نقطه انتقال به توان های این ضریب گسترش داد و بر اساس آن طبقه بندی همه انواع انتقال ممکن را ساخت.

Dov، و همچنین نظریه پدیده های ابر سیالیت و ابررسانایی. بر این اساس، لاندو و لیفشیتز بسیاری از مشکلات مهم را در نظر گرفتند - انتقال فروالکتریک به پاراالکتریک، فرومغناطیسی به پارامغناطیس، جذب صدا در نقطه گذار، انتقال فلزات و آلیاژها به حالت ابررسانا و غیره.

محاسبه خواص ترمودینامیکی یک سیستم بر اساس مکانیک آماری شامل انتخاب یک مدل خاص از سیستم است و هر چه سیستم پیچیده‌تر باشد، مدل باید ساده‌تر باشد. E. Ising مدلی از فرومغناطیس (1925) پیشنهاد کرد و با در نظر گرفتن برهمکنش با نزدیکترین همسایگان برای هر میدان و دما، مشکل یک زنجیره یک بعدی را حل کرد. هنگام توصیف ریاضی چنین سیستم هایی از ذرات با برهمکنش شدید، یک مدل ساده شده زمانی انتخاب می شود که فقط برهمکنش جفتی رخ می دهد (چنین مدل دو بعدی شبکه Ising نامیده می شود). اما انتقال فاز همیشه نمی تواند محاسبه شود، احتمالاً به دلیل برخی از پدیده های نامشخص مشترک در سیستم های بسیاری از ذرات، و ماهیت خود ذرات (ذرات مایع یا آهنربا) اهمیتی ندارد. L. Onsager یک راه حل دقیق برای مدل دو بعدی Ising ارائه کرد (1944). او دوقطبی‌ها را در گره‌های شبکه قرار داد که فقط به دو صورت می‌توانند جهت‌گیری داشته باشند و هر دوقطبی فقط می‌تواند با همسایه‌اش تعامل داشته باشد. معلوم شد که در نقطه گذار ظرفیت گرمایی طبق قانون لگاریتمی به صورت متقارن در هر دو طرف نقطه گذار به بی نهایت می رود. بعدها مشخص شد که این نتیجه گیری برای همه انتقال های مرحله دوم بسیار مهم است. کار Onsager نشان داد که روش مکانیک آماری به فرد اجازه می دهد تا نتایج جدیدی برای تبدیل فاز به دست آورد.

انتقال فاز دوم، سوم و غیره انواع با ترتیب مشتقات پتانسیل ترمودینامیکی Ф که تغییرات محدودی را در نقطه گذار تجربه می کنند، مرتبط هستند. این طبقه بندی از تبدیل فاز با کار فیزیکدان نظری P. Ehrenfest همراه است. در مورد انتقال فاز مرتبه دوم، مشتقات مرتبه دوم جهش هایی را در نقطه گذار تجربه می کنند: ظرفیت گرمایی در فشار ثابت C p =تراکم پذیری، ضریب

انبساط حرارتی، در حالی که در

مشتقات پیوسته باقی می مانند. این به معنی عدم انتشار (جذب) گرما و عدم تغییر در حجم خاص است.

تئوری میدان کوانتومی تنها در دهه 70 برای محاسبات سیستم های ذرات مورد استفاده قرار گرفت. قرن XX این سیستم به عنوان یک شبکه با گام متفاوت در نظر گرفته شد که امکان تغییر دقت محاسبات و نزدیک شدن به توضیحات سیستم واقعی و استفاده از رایانه را فراهم می کرد. فیزیکدان نظری آمریکایی K. Wilson، با استفاده از یک روش محاسباتی جدید، جهشی کیفی در درک انتقال مرحله مرتبه دوم مرتبط با بازسازی تقارن سیستم دریافت کرد. در واقع، او مکانیک کوانتومی را با مکانیک آماری مرتبط کرد و کارش بنیادی شد

معنای ذهنی آنها در فرآیندهای احتراق، در الکترونیک، و در توصیف پدیده های کیهانی و فعل و انفعالات هسته ای قابل استفاده هستند. ویلسون طبقه وسیعی از پدیده های انتقادی را مطالعه کرد و یک نظریه کلی از انتقال مرحله مرتبه دوم ایجاد کرد.

سرفصل های کد آزمون دولتی واحد: تغییر در حالات کل ماده، ذوب و تبلور، تبخیر و تراکم، جوشش مایع، تغییر انرژی در انتقال فاز.

یخ، آب و بخار آب نمونه هایی از این سه هستند حالت های تجمعمواد: جامد، مایع و گاز. اینکه یک ماده معین در چه وضعیت دقیقی از تجمع قرار دارد به دمای آن و سایر شرایط خارجی که در آن قرار دارد بستگی دارد.

هنگامی که شرایط خارجی تغییر می کند (به عنوان مثال، اگر انرژی داخلی بدن در نتیجه گرما یا سرد شدن افزایش یا کاهش یابد)، انتقال فاز می تواند رخ دهد - تغییر در حالت های کل ماده بدن. ما به موارد زیر علاقه مند خواهیم شد انتقال فاز.

ذوب شدن(جامد-مایع) و تبلور(مایع-جامد).
تبخیر(بخار مایع) و متراکم شدن(مایع بخار).

ذوب و تبلور

اکثر جامدات هستند کریستالی، یعنی دارند شبکه کریستالی- چینش کاملاً مشخص و مکرر ذرات آن در فضا.

ذرات (اتم‌ها یا مولکول‌ها) یک جامد کریستالی در نزدیکی موقعیت‌های تعادل ثابت دچار ارتعاشات حرارتی می‌شوند - گره هاشبکه کریستالی

برای مثال، گره های شبکه کریستالی نمک خوراکی، رئوس سلول های مکعبی "کاغذ شطرنجی سه بعدی" هستند (شکل 1 را ببینید، که در آن توپ های بزرگتر نشان دهنده اتم های کلر هستند (تصویر از en.wikipedia.org.)) ; اگر اجازه دهید آب محلول نمک تبخیر شود، نمک باقیمانده انبوهی از مکعب های کوچک خواهد بود.

برنج. 1. شبکه کریستالی

ذوب شدنتبدیل یک جامد کریستالی به مایع نامیده می شود. هر جسمی را می توان ذوب کرد - برای انجام این کار باید آن را گرم کنید نقطه ذوب، که فقط به ماده بدن بستگی دارد، اما نه به شکل و اندازه آن. نقطه ذوب یک ماده معین را می توان از جداول تعیین کرد.

برعکس، اگر مایعی را خنک کنید، دیر یا زود به حالت جامد تبدیل می شود. تبدیل مایع به جامد کریستالی نامیده می شود تبلوریا سخت شدن. بنابراین، ذوب و تبلور فرآیندهای متقابل معکوس هستند.

دمایی که مایع در آن متبلور می شود نامیده می شود دمای کریستالیزاسیون. به نظر می رسد که دمای تبلور برابر با دمای ذوب است: در یک دمای معین هر دو فرآیند می توانند رخ دهند. بنابراین، هنگامی که یخ ذوب می شود، آب متبلور می شود. دقیقا چه چیزیدر هر مورد خاص رخ می دهد - بستگی به شرایط خارجی دارد (به عنوان مثال، اینکه آیا گرما به ماده عرضه می شود یا از آن خارج می شود).

ذوب و تبلور چگونه اتفاق می افتد؟ مکانیسم آنها چیست؟ برای درک ماهیت این فرآیندها، اجازه دهید نمودارهایی از وابستگی دمای بدن به زمان در طول گرم شدن و سرد شدن آن را در نظر بگیریم - به اصطلاح نمودارهای ذوب و تبلور.

نمودار ذوب

بیایید با نمودار ذوب شروع کنیم (شکل 2). اجازه دهید در لحظه اولیه زمانی (نقطه ای از نمودار) جسم کریستالی باشد و دمای مشخصی داشته باشد.

برنج. 2. نمودار ذوب

سپس گرما شروع به عرضه به بدن می کند (مثلاً بدن در یک کوره ذوب قرار می گیرد) و دمای بدن به یک مقدار افزایش می یابد - دمای ذوب ماده داده شده. این بخشی از نمودار است.

در محل، بدن مقدار گرما را دریافت می کند

ظرفیت گرمایی ویژه ماده جامد کجاست و جرم بدن است.

هنگامی که دمای ذوب (در نقطه) رسید، وضعیت به طور کیفی تغییر می کند. با وجود این واقعیت که گرما همچنان تامین می شود، دمای بدن بدون تغییر باقی می ماند. در سایت اتفاق می افتد ذوب شدنبدن - انتقال تدریجی آن از جامد به مایع. در داخل منطقه مخلوطی از جامد و مایع داریم و هر چه به نقطه نزدیکتر باشد، جامد کمتری باقی می ماند و مایع بیشتری ظاهر می شود. سرانجام، در نقطه‌ای چیزی از جسم جامد اولیه باقی نمانده بود: کاملاً به مایع تبدیل شد.

منطقه مربوط به گرم شدن بیشتر مایع است (یا همانطور که می گویند، ذوب شدن). در این ناحیه مایع مقداری گرما را جذب می کند

ظرفیت گرمایی ویژه مایع کجاست.

اما آنچه در حال حاضر بیشتر به آن علاقه مندیم، منطقه انتقال فاز است. چرا دمای مخلوط در این ناحیه تغییر نمی کند؟ گرما می آید!

بیایید به ابتدای فرآیند گرمایش برگردیم. افزایش دمای جسم جامد در یک منطقه نتیجه افزایش شدت ارتعاشات ذرات آن در گره های شبکه کریستالی است: گرمای عرضه شده افزایش می یابد. جنبشیانرژی ذرات بدن (در واقع قسمتی از گرمای عرضه شده صرف انجام کار برای افزایش میانگین فاصله بین ذرات می شود - همانطور که می دانیم اجسام هنگام گرم شدن منبسط می شوند. اما این قسمت آنقدر کوچک است که می توان از آن چشم پوشی کرد.) .

شبکه کریستالی بیشتر و بیشتر شل می شود و در دمای ذوب دامنه ارتعاشات به مقدار محدودی می رسد که در آن نیروهای جاذبه بین ذرات همچنان قادر به اطمینان از آرایش منظم آنها نسبت به یکدیگر هستند. بدن جامد شروع به "ترک خوردن در درزها" می کند و گرمایش بیشتر شبکه کریستالی را از بین می برد - اینگونه است که ذوب شدن در منطقه شروع می شود.

از این لحظه، تمام گرمای عرضه شده برای انجام کار بر روی شکستن پیوندهایی که ذرات را در گره های شبکه کریستالی نگه می دارند، استفاده می شود. برای افزایش پتانسیلانرژی ذرات انرژی جنبشی ذرات ثابت می ماند، بنابراین دمای بدن تغییر نمی کند. در یک نقطه، ساختار کریستالی به طور کامل ناپدید می شود، چیزی برای از بین بردن باقی نمی ماند، و گرمای عرضه شده دوباره به افزایش انرژی جنبشی ذرات می رود - برای گرم کردن مذاب.

گرمای ویژه همجوشی

بنابراین، برای تبدیل یک جامد به مایع، رساندن آن به نقطه ذوب کافی نیست. لازم است علاوه بر این (از قبل در دمای ذوب) مقدار معینی گرما را برای از بین بردن کامل شبکه کریستالی (یعنی عبور از بخش) به بدن ارائه دهید.

این مقدار گرما برای افزایش انرژی پتانسیل برهمکنش ذرات می رود. در نتیجه انرژی درونی مذاب در یک نقطه از انرژی درونی جامد در یک نقطه به میزانی بیشتر است.

تجربه نشان می دهد که این مقدار با وزن بدن نسبت مستقیم دارد:

ضریب تناسب به شکل و اندازه بدن بستگی ندارد و از ویژگی های ماده است. نامیده می شود گرمای ویژه همجوشی یک ماده. گرمای ویژه همجوشی یک ماده معین را می توان در جداول یافت.

گرمای ویژه همجوشی از نظر عددی برابر با مقدار گرمای مورد نیاز برای تبدیل یک کیلوگرم از یک ماده کریستالی معین به نقطه ذوب به مایع است.

بنابراین، گرمای ویژه ذوب یخ برابر با kJ/kg، سرب - kJ/kg است. می بینیم که برای از بین بردن شبکه کریستال یخ تقریبا دو برابر انرژی لازم است! یخ ماده ای است با گرمای ویژه همجوشی بالا و بنابراین در بهار بلافاصله ذوب نمی شود (طبیعت اقدامات خود را انجام داد: اگر یخ همان گرمای خاص همجوشی سرب را داشت، کل جرم یخ و برف با ذوب می شود. اول ذوب، همه چیز اطراف را آب می کند).

نمودار تبلور

حالا بیایید به بررسی ادامه دهیم تبلور- فرآیندی معکوس به ذوب. از نقطه نقاشی قبلی شروع می کنیم. فرض کنید در نقطه ای که حرارت مذاب متوقف شده است (اجاق گاز خاموش شده و مذاب در معرض هوا قرار گرفته است). تغییرات بیشتر در دمای مذاب در شکل نشان داده شده است. (3).

برنج. 3. نمودار تبلور

مایع خنک می شود (بخش) تا زمانی که دمای آن به دمای تبلور برسد که همزمان با نقطه ذوب است.

از این لحظه به بعد دمای مذاب تغییر نمی کند، اگرچه گرما همچنان از آن به محیط خارج می شود. در سایت اتفاق می افتد تبلورذوب - انتقال تدریجی آن به حالت جامد. در داخل منطقه ما دوباره مخلوطی از فازهای جامد و مایع داریم و هر چه به نقطه نزدیک تر می شود، جامدتر می شود و مایع کمتری می شود در نهایت، در نقطه ای که اصلاً مایع باقی نمی ماند - کاملاً متبلور شده است.

بخش بعدی مربوط به سرد شدن بیشتر بدن جامد ناشی از تبلور است.

ما دوباره به بخش انتقال فاز علاقه مندیم: چرا با وجود از دست دادن گرما دما بدون تغییر باقی می ماند؟

دوباره به اصل مطلب برگردیم. پس از قطع تامین گرما، دمای مذاب کاهش می یابد، زیرا ذرات آن به تدریج انرژی جنبشی را در نتیجه برخورد با مولکول های محیطی و انتشار امواج الکترومغناطیسی از دست می دهند.

هنگامی که دمای مذاب به دمای تبلور (نقطه) کاهش می یابد، ذرات آن چنان کند می شوند که نیروهای جاذبه قادر خواهند بود آنها را به درستی "گشوده" کنند و جهت گیری متقابل کاملاً مشخصی را در فضا به آنها بدهند. این امر شرایطی را برای ظهور یک شبکه کریستالی ایجاد می کند و در واقع به دلیل آزاد شدن بیشتر انرژی از مذاب به فضای اطراف شروع به تشکیل می کند.

در همان زمان، یک فرآیند متقابل آزادسازی انرژی آغاز می شود: هنگامی که ذرات در گره های شبکه کریستالی قرار می گیرند، انرژی پتانسیل آنها به شدت کاهش می یابد، به همین دلیل انرژی جنبشی آنها افزایش می یابد - مایع متبلور منبع گرما است. (شما اغلب می توانید پرندگانی را ببینید که در نزدیکی سوراخ یخ نشسته اند. آنها خود را در آنجا گرم می کنند!) . گرمای آزاد شده در هنگام کریستالیزاسیون دقیقاً اتلاف گرمای محیط را جبران می کند و بنابراین دمای منطقه تغییر نمی کند.

در این نقطه، مذاب ناپدید می شود و همراه با تکمیل تبلور، این "مولد" داخلی گرما نیز ناپدید می شود. با توجه به اتلاف مداوم انرژی در محیط خارجی، کاهش دما از سر گرفته می شود، اما فقط جسم جامد تشکیل شده (بخش) خنک می شود.

همانطور که تجربه نشان می دهد، در طول تبلور در منطقه، دقیقا همینطورمقدار گرمایی که در حین ذوب در منطقه جذب شده است.

تبخیر و تراکم

تبخیرانتقال یک مایع به حالت گازی (در بخار). دو روش تبخیر وجود دارد: تبخیر و جوشاندن.

تبخیرتبخیر نامیده می شود که در هر دمایی رخ می دهد از سطح آزادمایعات همانطور که از ورق "بخار اشباع" به یاد دارید، علت تبخیر خروج سریعترین مولکولها از مایع است که قادر به غلبه بر نیروهای جاذبه بین مولکولی هستند. این مولکول ها در بالای سطح مایع بخار تشکیل می دهند.

مایعات مختلف با سرعت‌های متفاوتی تبخیر می‌شوند: هر چه نیروی جاذبه مولکول‌ها به یکدیگر بیشتر باشد، مولکول‌های کمتری در واحد زمان قادر به غلبه بر آنها و پرواز به بیرون خواهند بود و نرخ تبخیر کمتر می‌شود. اتر، استون و الکل به سرعت تبخیر می شوند (گاهی اوقات به آنها مایعات فرار می گویند)، آب کندتر تبخیر می شود و روغن و جیوه بسیار کندتر از آب تبخیر می شوند.

سرعت تبخیر با افزایش دما افزایش می‌یابد (در هوای گرم لباس‌ها سریع‌تر خشک می‌شوند)، زیرا میانگین انرژی جنبشی مولکول‌های مایع افزایش می‌یابد و بنابراین تعداد مولکول‌های سریعی که می‌توانند محدودیت‌های خود را ترک کنند افزایش می‌یابد.

سرعت تبخیر بستگی به سطح مایع دارد: هر چه سطح آن بزرگتر باشد، مولکول های بیشتری به سطح دسترسی دارند و تبخیر سریعتر اتفاق می افتد (به همین دلیل است که هنگام آویزان کردن لباس ها، با دقت صاف می شوند).

همزمان با تبخیر، فرآیند معکوس نیز مشاهده می شود: مولکول های بخار که حرکات تصادفی بالای سطح مایع انجام می دهند، تا حدی به مایع برمی گردند. تبدیل بخار به مایع نامیده می شود متراکم شدن.

چگالش تبخیر مایع را کند می کند. بنابراین، لباس‌ها در هوای خشک سریع‌تر از هوای مرطوب خشک می‌شوند. در باد سریعتر خشک می شود: بخار توسط باد منتقل می شود و تبخیر شدیدتر رخ می دهد.

در برخی شرایط، سرعت میعان ممکن است برابر با میزان تبخیر باشد. سپس هر دو فرآیند یکدیگر را جبران می کنند و تعادل دینامیکی رخ می دهد: مایع برای سال ها از یک بطری محکم در بسته تبخیر نمی شود و در این حالت وجود دارد. بخار اشباع شده.

ما دائماً تراکم بخار آب را در جو به شکل ابر، باران و شبنم که در صبح می بارد مشاهده می کنیم. این تبخیر و تراکم است که چرخه آب در طبیعت را تضمین می کند و از حیات روی زمین پشتیبانی می کند.

از آنجایی که تبخیر خروج سریع ترین مولکول ها از مایع است، در طول فرآیند تبخیر، میانگین انرژی جنبشی مولکول های مایع کاهش می یابد، به عنوان مثال. مایع خنک می شود هنگام بیرون آمدن از آب با احساس خنکی و گاهی حتی سردی (مخصوصاً در باد) آشنا هستید: آب که در تمام سطح بدن تبخیر می شود، گرما را می برد، در حالی که باد فرآیند تبخیر را تسریع می کند. اکنون مشخص شده است که چرا ما چای داغ می دمیم، به هر حال، حتی بهتر است هوا را به داخل خود بکشید، زیرا هوای خشک محیط به سطح چای می آید، نه هوای مرطوب از ریه های ما ;-)).

اگر یک تکه پنبه آغشته به یک حلال فرار (مثلاً استون یا پاک کننده لاک ناخن) را روی دست خود بمالید، همین خنکی را می توان احساس کرد. در گرمای چهل درجه، به لطف افزایش تبخیر رطوبت از طریق منافذ بدن، ما دمای خود را در سطح نرمال حفظ می کنیم. بدون این مکانیسم تنظیم کننده حرارت، در چنین گرمایی به سادگی می میریم.

برعکس، در طول فرآیند تراکم، مایع گرم می شود: هنگامی که مولکول های بخار به مایع برمی گردند، توسط نیروهای جاذبه مولکول های مایع مجاور شتاب می گیرند، در نتیجه میانگین انرژی جنبشی مولکول های مایع افزایش می یابد. این پدیده را با آزاد شدن انرژی در هنگام تبلور مذاب مقایسه کنید!).

غلیان

غلیان- این تبخیر است که رخ می دهد در کل حجممایعات

جوشیدن امکان پذیر است زیرا مقدار معینی از هوا همیشه در یک مایع حل می شود که در نتیجه انتشار به آنجا می رسد. هنگامی که مایع گرم می شود، این هوا منبسط می شود، حباب های هوا به تدریج اندازه خود را افزایش می دهند و با چشم غیر مسلح قابل مشاهده می شوند (در یک تشت آب در کف و دیواره ها می نشینند). در داخل حباب های هوا بخار اشباع وجود دارد که فشار آن همانطور که به یاد دارید با افزایش دما به سرعت افزایش می یابد.

هرچه حباب ها بزرگتر شوند، نیروی ارشمیدسی بیشتر بر آنها وارد می شود و در یک لحظه خاص حباب ها شروع به جدا شدن و شناور شدن می کنند. حباب ها با بالا رفتن به سمت بالا وارد لایه های کمتر گرم مایع می شوند. بخار موجود در آنها متراکم می شود و حباب ها دوباره جمع می شوند. فرو ریختن حباب ها باعث ایجاد صدای آشنای قبل از جوشیدن کتری می شود. در نهایت، با گذشت زمان، کل مایع به طور یکنواخت گرم می شود، حباب ها به سطح می رسند و می ترکند و هوا و بخار را بیرون می اندازند - صدا با غرغر جایگزین می شود، مایع می جوشد.

بنابراین حباب ها به عنوان "رسانای" بخار از داخل مایع به سطح آن عمل می کنند. در طول جوش، همراه با تبخیر معمولی، مایع در کل حجم به بخار تبدیل می شود - تبخیر به حباب های هوا و به دنبال آن بخار خارج می شود. به همین دلیل است که مایع در حال جوش بسیار سریع تبخیر می شود: یک کتری که آب آن برای روزهای زیادی تبخیر می شود، در نیم ساعت می جوشد.

بر خلاف تبخیر، که در هر دمایی رخ می دهد، یک مایع تنها زمانی شروع به جوشیدن می کند که به آن برسد نقطه جوش- دقیقاً دمایی که در آن حباب های هوا قادر به شناور شدن و رسیدن به سطح هستند. در نقطه جوش، فشار بخار اشباع شده برابر با فشار خارجی مایع می شود(به خصوص، فشار جو). بر این اساس، هر چه فشار خارجی بیشتر باشد، دمایی که در آن جوشش شروع می‌شود، بیشتر می‌شود.

در فشار معمولی اتمسفر (اتمسفر یا Pa)، نقطه جوش آب برابر است. از همین رو فشار بخار آب اشباع در دما استپا. این واقعیت باید برای حل مشکلات شناخته شود - اغلب به طور پیش فرض شناخته شده در نظر گرفته می شود.

در بالای البروس، فشار اتمسفر اتمسفر است و آب در آنجا در دمای 0 می‌جوشد. و تحت فشار اتمسفر، آب فقط در ساعت شروع به جوشیدن می کند.

نقطه جوش (در فشار معمولی اتمسفر) یک مقدار کاملاً تعریف شده برای یک مایع معین است (نقاط جوش داده شده در جداول کتاب های درسی و کتاب های مرجع، نقطه جوش مایعات شیمیایی خالص هستند. وجود ناخالصی ها در یک مایع می تواند جوشش را تغییر دهد. نقطه به عنوان مثال، آب لوله کشی حاوی کلر محلول و مقداری نمک است، بنابراین نقطه جوش آن در فشار معمولی جو ممکن است کمی متفاوت باشد. بنابراین، الکل در , اتر - در , جیوه - در . لطفا توجه داشته باشید: هرچه یک مایع فرارتر باشد، نقطه جوش آن کمتر است. در جدول نقاط جوش نیز می بینیم که اکسیژن در ساعت می جوشد. یعنی در دمای معمولی اکسیژن گاز است!

می دانیم که اگر کتری از روی حرارت برداشته شود، جوشش بلافاصله متوقف می شود - فرآیند جوش نیاز به تامین مداوم گرما دارد. در عین حال، دمای آب در کتری پس از جوشیدن متوقف می شود و همیشه ثابت می ماند. گرمای عرضه شده کجا می رود؟

وضعیت مشابه فرآیند ذوب است: از گرما برای افزایش انرژی پتانسیل مولکول ها استفاده می شود. در این مورد - انجام کار برای حذف مولکول ها در فاصله هایی که نیروهای جاذبه نتوانند مولکول ها را نزدیک یکدیگر نگه دارند و مایع به حالت گاز تبدیل شود.

نمودار جوش

بیایید یک نمایش گرافیکی از فرآیند گرم کردن مایع را در نظر بگیریم - به اصطلاح نمودار جوش(شکل 4).

برنج. 4. نمودار جوش

بخش قبل از شروع جوشش است. در منطقه، مایع به جوش می آید، جرم آن کاهش می یابد. در این مرحله مایع کاملاً می جوشد.

برای عبور از بخش، i.e. برای اینکه مایعی که به نقطه جوش رسیده کاملاً به بخار تبدیل شود، باید مقدار معینی گرما به آن وارد شود. تجربه نشان می دهد که این مقدار گرما با جرم مایع نسبت مستقیم دارد:

عامل تناسب نامیده می شود گرمای ویژه تبخیرمایعات (در نقطه جوش). گرمای ویژه تبخیر از نظر عددی برابر با مقدار حرارتی است که باید به 1 کیلوگرم مایع گرفته شده در نقطه جوش داده شود تا کاملاً به بخار تبدیل شود.

بنابراین، در گرمای ویژه تبخیر آب برابر با کیلوژول بر کیلوگرم است. مقایسه آن با گرمای ویژه ذوب یخ (کیلوژول بر کیلوگرم) جالب است - گرمای ویژه تبخیر تقریباً هفت برابر بیشتر است! این تعجب آور نیست: از این گذشته ، برای ذوب یخ ، فقط باید آرایش منظم مولکول های آب را در گره های شبکه کریستالی از بین ببرید. در همان زمان، فاصله بین مولکول ها تقریبا یکسان باقی می ماند. اما برای تبدیل آب به بخار، باید کار بسیار بیشتری انجام دهید تا تمام پیوندهای بین مولکول ها شکسته شود و مولکول ها تا فواصل قابل توجهی از یکدیگر جدا شوند.

نمودار تراکم

فرآیند تراکم بخار و خنک شدن متعاقب آن مایع به طور متقارن با فرآیند گرمایش و جوشش در نمودار ظاهر می شود. در اینجا مورد مربوطه است نمودار تراکمبرای مورد بخار آب صد درجه که بیشتر در مشکلات با آن مواجه می شویم (شکل 5).

برنج. 5. نمودار تراکم

در نقطه ای که بخار آب داریم در . تراکم در منطقه وجود دارد. در داخل این منطقه مخلوطی از بخار و آب در . در نقطه ای دیگر بخار وجود ندارد، فقط آب در . منطقه خنک شدن این آب است.

تجربه نشان می دهد که در حین تراکم یک بخار جرم (یعنی هنگام عبور از یک بخش)، دقیقاً همان مقدار گرمایی آزاد می شود که برای تبدیل یک جرم مایع به بخار در دمای معین صرف شده است.

بیایید مقادیر زیر را برای سرگرمی با هم مقایسه کنیم:

که با متراکم شدن بخار آب آزاد می شود.
، که وقتی آب 100 درجه ای حاصل تا دمای مثلاً سرد شود آزاد می شود.

J;
جی.

این اعداد به وضوح نشان می دهد که سوختگی با بخار بسیار بدتر از سوختگی با آب جوش است. هنگامی که آب جوش با پوست تماس پیدا می کند، "فقط" آزاد می شود (آب در حال جوش خنک می شود). اما در صورت سوختگی با بخار، ابتدا مقدار حرارت بیشتری آزاد می شود (بخار متراکم می شود)، آب 100 درجه تشکیل می شود و پس از سرد شدن این آب به همان مقدار اضافه می شود.

ما انتقال از حالت مایع و گاز به جامد، یعنی تبلور، و انتقال معکوس - ذوب و تصعید را بررسی کردیم. قبلا در فصل VII ما با انتقال مایع به بخار - تبخیر و انتقال معکوس - تراکم آشنا شدیم. در طول تمام این انتقال فاز (تبدیل)، بدن انرژی را به شکل گرمای نهان انتقال مربوطه آزاد می کند یا جذب می کند (گرمای همجوشی، گرمای تبخیر و غیره).

انتقال فاز همراه با تغییرات ناگهانی در انرژی یا سایر کمیت های مرتبط با انرژی، مانند چگالی، انتقال فاز مرتبه اول نامیده می شود.

انتقال فاز مرتبه اول با تغییر ناگهانی در خواص مواد مشخص می شود، یعنی در یک محدوده دمایی بسیار باریک رخ می دهد. بنابراین می توان از یک دمای گذار یا نقطه گذار خاص صحبت کرد: نقطه جوش، نقطه ذوب و

دمای انتقال فاز به پارامتر خارجی بستگی دارد - فشار در یک دمای معین، تعادل فازهایی که بین آنها انتقال رخ می دهد در یک فشار بسیار خاص برقرار می شود. خط تعادل فاز با معادله معروف Clapeyron-Clausius توصیف می شود:

گرمای مولی انتقال، و حجم مولی هر دو فاز کجاست.

در طول انتقال مرحله مرتبه اول، یک فاز جدید بلافاصله در کل حجم ظاهر نمی شود. ابتدا هسته های فاز جدیدی تشکیل می شوند که سپس رشد می کنند و در کل حجم پخش می شوند.

ما هنگام در نظر گرفتن فرآیند تراکم مایع با فرآیند تشکیل هسته مواجه شدیم. برای تراکم وجود مراکز (هسته) تراکم به صورت ذرات غبار، یون و ... لازم است به همین ترتیب مراکز تبلور برای انجماد مایع ضروری است. در غیاب چنین مراکزی، بخار یا مایع ممکن است در حالت فوق خنک باشد. به عنوان مثال می توان آب خالص را برای مدت طولانی در یک دما مشاهده کرد

با این حال، انتقال فاز وجود دارد که در آن تبدیل بلافاصله در کل حجم در نتیجه تغییر مداوم در شبکه کریستالی، یعنی آرایش نسبی ذرات در شبکه رخ می دهد. این می تواند منجر به این واقعیت شود که در یک دمای خاص، تقارن شبکه تغییر می کند، به عنوان مثال، یک شبکه با تقارن کم به یک شبکه با تقارن بالاتر تبدیل می شود. این دما نقطه انتقال فاز خواهد بود که در این حالت انتقال فاز مرتبه دوم نامیده می شود. دمایی که در آن یک انتقال فاز مرتبه دوم رخ می دهد، نقطه کوری نامیده می شود که به نام پیر کوری، که یک انتقال فاز مرتبه دوم را در فرومغناطیس ها کشف کرد، نامگذاری شده است.

با چنین تغییر مداوم حالت در نقطه گذار، هیچ تعادلی بین دو فاز مختلف وجود نخواهد داشت، زیرا انتقال بلافاصله در کل حجم اتفاق افتاده است. بنابراین، در نقطه گذار هیچ جهشی در انرژی داخلی II وجود ندارد. در نتیجه، چنین انتقالی با آزاد شدن یا جذب گرمای نهان گذار همراه نیست. اما از آنجایی که در دماهای بالاتر و پایین تر از نقطه گذار، این ماده در تغییرات کریستالی متفاوتی قرار دارد، ظرفیت گرمایی متفاوتی دارند. این بدان معنی است که در نقطه انتقال فاز، ظرفیت گرمایی به طور ناگهانی تغییر می کند، یعنی مشتق انرژی داخلی نسبت به دما.

ضریب انبساط حجمی نیز به طور ناگهانی تغییر می کند، اگرچه خود حجم در نقطه گذار تغییر نمی کند.

انتقال فاز مرتبه دوم شناخته شده است، که در آن تغییر مداوم در حالت به معنای تغییر در ساختار بلوری نیست، اما در آن حالت نیز بلافاصله در کل حجم تغییر می کند. معروف ترین انتقال از این نوع، انتقال یک ماده از حالت فرومغناطیسی به حالت غیر فرومغناطیسی است که در دمایی به نام نقطه کوری رخ می دهد. انتقال برخی از فلزات از حالت عادی به حالت ابررسانا که در آن مقاومت الکتریکی از بین می رود. در هر دو مورد، هیچ تغییری در ساختار کریستال در نقطه گذار رخ نمی دهد، اما در هر دو مورد، حالت به طور مداوم و بلافاصله در کل حجم تغییر می کند. انتقال مرتبه دوم نیز انتقال هلیوم مایع از حالت He I به حالت He II است. در تمام این موارد، یک جهش در ظرفیت گرمایی در نقطه انتقال مشاهده می شود. (در این رابطه، دمای انتقال فاز مرتبه دوم نام دومی دارد: بر اساس ماهیت منحنی تغییر ظرفیت گرمایی در این نقطه، نقطه - نامیده می شود؛ این قبلاً در § 118 مورد بحث قرار گرفت. ، در متن در مورد هلیوم مایع.)

اجازه دهید اکنون با جزئیات بیشتری بررسی کنیم که چگونه انتقال فاز رخ می دهد. نقش اصلی در تبدیل فاز توسط نوسانات مقادیر فیزیکی ایفا می شود. ما قبلاً آنها را هنگام بحث در مورد علت حرکت براونی ذرات جامد معلق در مایع ملاقات کرده ایم (§ 0.7).

نوسانات - تغییرات تصادفی در انرژی، چگالی و سایر کمیت های مرتبط - همیشه وجود دارند. اما دور از نقطه انتقال فاز، در حجم های بسیار کم ظاهر می شوند و بلافاصله دوباره حل می شوند. هنگامی که دما و فشار در یک ماده به حد بحرانی نزدیک می شود، آنگاه ظهور فاز جدیدی در حجم تحت پوشش نوسان امکان پذیر می شود. تنها تفاوت بین انتقال فاز مرتبه اول و دوم این است که نوسانات نزدیک به نقطه گذار به طور متفاوتی ایجاد می شوند.

قبلاً در بالا گفته شد که در طول یک انتقال مرتبه اول، یک فاز جدید به شکل هسته در فاز قدیمی ظاهر می شود. دلیل ظهور آنها نوسانات تصادفی انرژی و چگالی است. با نزدیک شدن به نقطه گذار، نوسانات منجر به فاز جدید بیشتر و بیشتر رخ می دهد، و اگرچه هر نوسان حجم بسیار کمی را در بر می گیرد، اما در صورت وجود تراکم، همه آنها می توانند منجر به ظهور یک هسته ماکروسکوپی فاز جدید شوند. مرکز در محل تشکیل آنها.

در مورد انتقال از نوع دوم، وضعیت بسیار پیچیده تر است. از آنجایی که فاز جدید بلافاصله در کل حجم ظاهر می شود، نوسانات میکروسکوپی معمولی به خودی خود نمی توانند منجر به انتقال فاز شوند. شخصیت آنها به طور قابل توجهی تغییر می کند. با نزدیک شدن به دمای بحرانی، نوساناتی که انتقال به فاز جدید را «آماده می‌کنند» بخش بزرگ‌تری از ماده را پوشش می‌دهند و در نهایت، در نقطه انتقال بی‌نهایت می‌شوند.

یعنی در کل حجم رخ می دهند. در زیر نقطه گذار، زمانی که فاز جدید از قبل برقرار شده است، دوباره شروع به از بین رفتن می کنند و به تدریج دوباره کوتاه عمل می شوند و کوتاه مدت می شوند.

انتقال مرحله مرتبه دوم همیشه با تغییر در تقارن سیستم در فاز جدید همراه است، یا مرتبه‌ای به وجود می‌آید که در مرحله اولیه نبوده است (به عنوان مثال، گشتاورهای مغناطیسی ذرات منفرد در طول یک انتقال مرتب می‌شوند). به حالت فرومغناطیسی)، یا یک نظم از قبل موجود تغییر می کند (در طول انتقال با تغییر در ساختار بلوری).

این نظم جدید در نوسانات نزدیک به نقطه انتقال فاز نیز وجود دارد.

توضیح واضح مکانیسم انتقال توصیف شده، "اثر خیره شدن جمعیت" معروف است (شکل 185). بیایید رهگذرانی را تصور کنیم که در امتداد پیاده رو قدم می زنند و در تصادفی ترین جهت ها نگاه می کنند. این حالت «عادی» یک جمعیت خیابانی است که در آن نظمی وجود ندارد. اجازه دهید یکی از رهگذران، بدون دلیل آشکار، به یک پنجره خالی در طبقه دوم خیره شود ("نوسانات تصادفی"). به تدریج، افراد بیشتری شروع به نگاه کردن به بیرون از همان پنجره می کنند و در نهایت همه نگاه ها به یک نقطه معطوف می شود. یک مرحله "مرتب" ظاهر شده است ، اگرچه هیچ نیروی خارجی در برقراری نظم وجود ندارد - مطلقاً هیچ چیز خارج از پنجره در طبقه دوم اتفاق نمی افتد.

انتقال مرحله مرتبه دوم یک پدیده بسیار پیچیده و جالب است. فرآیندهایی که در مجاورت نقطه گذار رخ می دهند هنوز به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته اند و تصویر کاملی از رفتار مقادیر فیزیکی در شرایط نوسانات بی نهایت در حال ایجاد است.

انتقال یک ماده از یک فاز به فاز دیگر زمانی که پارامترهای حالتی که مشخص کننده ترمودینامیکی تغییر می کنند. تعادل مقدار دما، فشار یا k.-l. فیزیک دیگر مقادیری که در آن فرآیندهای فیزیکی در یک سیستم تک جزئی رخ می‌دهند، به نام. نقطه انتقال با فیزیک از نوع اول، خواص بیان شده توسط اولین مشتقات انرژی گیبس G با توجه به فشار R،یعنی T و سایر پارامترها با تغییرات مداوم در این پارامترها به طور ناگهانی تغییر می کنند. در این حالت گرمای انتقال آزاد یا جذب می شود. در یک سیستم تک جزیی، دمای انتقال 1 مربوط به فشار p 1 معادله کلاپیرون-کلوزیوس dp 1 /dT 1 ==QIT 1 D V،که در آن Q گرمای انتقال است، DV جهش حجم است. فرآیندهای فیزیکی نوع اول با پدیده هیسترزیس (به عنوان مثال گرم شدن بیش از حد یا فوق سرد شدن یکی از فازها) مشخص می شوند که برای تشکیل هسته های فاز دیگر و وقوع فرآیندهای فیزیکی با سرعت محدود ضروری هستند. در غیاب هسته های پایدار، فاز بیش از حد گرم شده (فوق سرد شده) در حالت تعادل ناپایدار قرار دارد (نگاه کنید به. ظهور یک مرحله جدید).همان فاز می‌تواند در هر دو طرف نقطه انتقال در نمودار فاز وجود داشته باشد (البته غیرپایدار) (با این حال، فاز کریستالی را نمی‌توان بیش از حد دمای ذوب یا تصعید گرم کرد). در نقطه F. p. نوع I انرژی گیبس G به عنوان تابعی از پارامترهای حالت پیوسته است (شکل در هنر را ببینید. نمودار وضعیت)،و هر دو فاز می توانند تا زمانی که بخواهیم با هم وجود داشته باشند، یعنی به اصطلاح. جداسازی فاز (به عنوان مثال، همزیستی یک مایع و بخار آن یا یک جامد و یک مذاب برای حجم کل معینی از سیستم).

فیزیوتراپی از نوع اول پدیده های گسترده ای در طبیعت هستند. اینها عبارتند از تبخیر و تراکم از فاز گاز به مایع، ذوب و انجماد، تصعید و تراکم (تععید زدایی) از فاز گاز به جامد، اغلب دگرگونی های چندشکلی، انتقال ساختاری خاص در جامدات، به عنوان مثال، تشکیل مارتنزیت در یک آهن. آلیاژ کربن . ابررساناهای خالص دارای میدان مغناطیسی نسبتاً قوی هستند. میدان باعث تغییر فاز از نوع اول از حالت ابررسانا به حالت عادی می شود.

برای یک تابع فاز از نوع دوم، مقدار خود G و اولین مشتقات G نسبت به تی، صو سایر پارامترهای حالت به طور مداوم تغییر می کنند و مشتقات دوم (ظرفیت حرارتی مربوطه، ضریب تراکم پذیری و انبساط حرارتی) با تغییر مداوم در پارامترها به طور ناگهانی یا تکی تغییر می کنند. گرما آزاد نمی شود یا جذب نمی شود، پدیده هیسترزیس و حالت های فراپایدار وجود ندارد. به F.p. نوع دوم، مشاهده شده در هنگام تغییر دما، برای مثال، شامل انتقال از حالت پارامغناطیس (بی نظم) به مرتبه مغناطیسی (فرومغناطیسی و فرومغناطیسی در نقطه کوری،ضد فرومغناطیسی در نقطه نیل) با ظاهر مغناطیسی خود به خود (به ترتیب در کل شبکه یا در هر یک از زیرشبکه های مغناطیسی). انتقال دی الکتریک - فروالکتریک با ظاهر قطبی شدن خود به خود. ظاهر یک حالت مرتب در جامدات (در مرتب سازی آلیاژها)؛ انتقال اسمکتیک کریستال های مایعدر نماتیک فاز، همراه با افزایش غیرعادی ظرفیت گرمایی، و همچنین انتقال بین مختلف. اسمتیک فاز؛ l-transition در 4 He، همراه با ظاهر رسانایی حرارتی غیرعادی بالا و فوق سیالیت (نگاه کنید به. هلیوم)؛انتقال فلزات به حالت ابررسانا در غیاب آهنربا. زمینه های.

F. p. ممکن است با تغییرات فشار همراه باشد. بسیاری از مواد در فشارهای کم به ساختارهای آزاد تبدیل می شوند. به عنوان مثال، ساختار گرافیت مجموعه ای از لایه های اتم کربن است که به طور گسترده از یکدیگر فاصله دارند. در فشارهای به اندازه کافی بالا، چنین ساختارهای سست با مقادیر زیادی انرژی گیبس مطابقت دارد و مقادیر پایین تر مربوط به فازهای بسته تعادلی است. بنابراین، در فشارهای بالا، گرافیت به الماس تبدیل می شود. مایعات کوانتومی 4 He و 3 He در فشار معمولی تا پایین‌ترین دما که نزدیک به فشار مطلق است، مایع باقی می‌مانند. صفر دلیل این امر تعامل ضعیف است. اتم ها و دامنه بزرگ «ارتعاشات صفر» آنها (احتمال بالای تونل زدن کوانتومی از یک موقعیت ثابت به موقعیت دیگر). با این حال، افزایش فشار باعث جامد شدن هلیوم مایع می شود. به عنوان مثال، 4 He در 2.5 مگاپاسکال، هگزاژن، یک شبکه بسته بندی شده را تشکیل می دهد.

تفسیر کلی F. p از نوع دوم توسط L. D. Landau در سال 1937 ارائه شد. در بالای نقطه گذار، سیستم، به عنوان یک قاعده، دارای تقارن بالاتر از زیر نقطه گذار است، بنابراین F. p. نوع P به عنوان نقطه تغییر تقارن تفسیر می شود. به عنوان مثال، در یک فرومغناطیس، در بالای نقطه کوری، جهت آهنرباهای چرخشی. گشتاورهای ذرات به‌طور آشفته توزیع می‌شوند، بنابراین چرخش همزمان همه چرخش‌ها حول یک محور با زاویه یکسان، تغییر فیزیکی نمی‌دهد. سنت در سیستم. در زیر نقطه انتقال، پشتی ها مزایایی دارند. جهت گیری، و چرخش مشترک آنها به معنای فوق، جهت میدان مغناطیسی را تغییر می دهد. لحظه سیستم در یک آلیاژ دو جزئی، اتم های A و B در گره های یک مکعب ساده قرار دارند. کریستالی شبکه، حالت بی نظم با هرج و مرج مشخص می شود. توزیع A و B بر روی گره های شبکه، به طوری که جابجایی شبکه توسط یک دوره، ویژگی را تغییر نمی دهد. در زیر نقطه گذار، اتم های آلیاژ به صورت منظم چیده شده اند: ... ABAB... جابجایی چنین شبکه ای با نقطه منجر به جایگزینی همه اتم های A با B و بالعکس می شود. T. Arr.، تقارن شبکه کاهش می یابد، زیرا زیرشبکه های تشکیل شده توسط اتم های A و B غیر هم ارز می شوند.

تقارن ظاهر می شود و ناگهان ناپدید می شود. در این مورد، نقض تقارن را می توان با فیزیکی مشخص کرد. در اندازه، لبه های با Ph. p از نوع دوم به طور مداوم تغییر می کنند و نامیده می شوند. پارامتر سفارش برای مایعات خالص، این پارامتر چگالی است، برای محلول ها - ترکیب، برای آهنرباها و آهنرباها - مغناطش خود به خود، برای فروالکتریک ها - الکتریکی خود به خودی. قطبش، برای آلیاژها - نسبت اتم های مرتب شده برای اسمکتیک. کریستال های مایع - دامنه موج چگالی و غیره. در همه موارد فوق، در دماهای بالاتر از نقطه FP نوع دوم، پارامتر ترتیب صفر است، در زیر این نقطه رشد غیرعادی آن شروع می شود که منجر به حداکثر می شود. مقدار T = O.

عدم وجود گرمای انتقال، جهش در چگالی و غلظت، مشخصه انواع فاز II، نیز در شرایط بحرانی مشاهده می شود. نقطه روی منحنی های نوع F. از نوع اول (نگاه کنید به پدیده های بحرانی).به نظر می رسد شباهت بسیار عمیق است. وضعیت ملک نزدیک به بحران است. نقاط را می توان با کمیتی که نقش پارامتر سفارش را ایفا می کند نیز مشخص کرد. به عنوان مثال، در مورد تعادل مایع-بخار، چنین پارامتری انحراف چگالی ماده از مقدار بحرانی است. مقادیر: هنگام حرکت در امتداد بحرانی ایزوکور در سمت دمای بالا، گاز همگن است و انحراف چگالی از بحرانی است. مقادیر صفر و زیر بحرانی هستند. ماده به دو فاز طبقه بندی می شود که در هر مرحله انحراف چگالی از بحرانی برابر با صفر نیست.

از آنجایی که در نزدیکی نقطه فاز نوع دوم، فازها کمی با یکدیگر تفاوت دارند، وجود نوسانات پارامتر ترتیب، به همان اندازه نزدیک به نقطه بحرانی امکان پذیر است. نکته ها. انتقاداتی در این رابطه وجود دارد. پدیده در نقاط فاز دوم نوع دوم: رشد غیرعادی مغناطیسی. حساسیت فرومغناطیس ها و دی الکتریک ها حساسیت فروالکتریک ها (یک آنالوگ افزایش تراکم پذیری در نزدیکی نقطه بحرانی انتقال مایع به بخار است). افزایش شدید ظرفیت حرارتی؛ پراکندگی غیرعادی امواج نور در سیستم بخار مایع (به اصطلاح مادی بحرانی)، اشعه ایکس در جامدات، نوترون ها در فرومغناطیس ها. پویایی به طور قابل توجهی در حال تغییر است. فرآیندهایی که با تحلیل بسیار آهسته نوسانات حاصل همراه است. به عنوان مثال، نزدیک به بحران نقاط مایع - بخار، خط پراکندگی نور ریلی به ترتیب در نزدیکی نقاط کوری و نیل باریک می شود. در فرومغناطیس ها و ضد فرومغناطیس ها، انتشار اسپین کند می شود (گسترش مغناطش اضافی مطابق با قوانین انتشار رخ می دهد). اندازه متوسط ​​نوسانات (شعاع همبستگی) با نزدیک شدن به نقطه فاز II افزایش می یابد و در این نقطه به طور غیرعادی بزرگ می شود. این بدان معنی است که هر بخشی از بدن در نقطه انتقال تغییراتی را که در قسمت های باقی مانده رخ داده است، "احساس" می کند. برعکس، به دور از نقطه انتقال نوع دوم، نوسانات از نظر آماری مستقل هستند و تغییرات تصادفی حالت در یک بخش معین از سیستم بر خواص سایر بخش‌های آن تأثیر نمی‌گذارد.

تقسیم فازها به دو نوع تا حدودی خودسرانه است، زیرا فیزیک نوع اول با جهش های کوچک در پارامتر ترتیب و گرمای انتقال کوچک با نوسانات بسیار توسعه یافته وجود دارد. این معمول ترین برای انتقال بین کریستال های مایع است. فاز. غالباً اینها از نوع اول، بسیار نزدیک به F. p. هستند. بنابراین، آنها معمولا با انتقادی همراه هستند پدیده ها. ماهیت بسیاری از خواص فیزیکی در کریستال های مایع توسط برهمکنش تعیین می شود. چندین پارامترهای ترتیب مرتبط با diff. انواع تقارن در برخی سازمان ها ارتباط باصطلاح کریستال مایع قابل برگشت فازهایی که با سرد شدن در زیر دمای وجود نماتیک اولیه، کلستریک ظاهر می شوند. و اسمکتیک. فاز

نقطه خاصی در نمودار فاز که در آن خط انتقال نوع اول به خط انتقال نوع دوم تبدیل می شود، نامیده می شود. سه بحرانی نقطه. سه بحرانی. نقاطی در خطوط انتقال فاز به حالت فوق سیال در محلول های 4 He - 3 He، در خطوط انتقال جهت گیری در هالیدهای آمونیوم، در خطوط انتقال نماتیک یافت شد. کریستال مایع - اسمکتیک. کریستال مایع و سایر سیستم ها

روشن: Braut R.، انتقال فاز، ترجمه. از انگلیسی، M., 1967; Landau L.D., Lifshits E.M., Statistical Physics, part 1, 3rd ed., M., 1976; Pikin S.A.، تبدیلات ساختاری در بلورهای مایع، M.، 1981; Patashinsky A. Z.، Pokrovsky V. L.، نظریه نوسانات انتقال فاز، ویرایش دوم، M.، 1982; Anisimov M. A.، پدیده های بحرانی در مایعات و کریستال های مایع، M.، 1987. M. A. Anisimov.

• - - کلاس خاصی از انتقال فاز مغناطیسی، که در آن جهت محورهای مغناطیسی آسان آهنرباها با تغییر محیط خارجی تغییر می کند. مولفه های...

  دایره المعارف فیزیکی

• - در شتاب دهنده ها - مجموعه ای از نوسانات به هم پیوسته فازها، شعاع مداری و انرژی های شارژ. ذرات نزدیک به مقادیر تعادلی خود برای عملی ...

  دایره المعارف فیزیکی

• - اعوجاج شکل سیگنال به دلیل نقض روابط فاز در طیف فرکانس آن ...

  دایره المعارف فیزیکی

• دایره المعارف شیمی

• - انتقال ناگهانی یک سیستم کوانتومی از یک حالت ممکن به حالت دیگر. انتقال کوانتومی می تواند تابشی یا غیر تابشی باشد...

  دایره المعارف مدرن

• علوم طبیعی. فرهنگ لغت دایره المعارفی

• - در هنگام عبور از آب و سایر موانع، هنگام گذاشتن خطوط لوله بر روی خاک های باتلاقی، غرقابی، خاک های همیشه منجمد بر روی تکیه گاه ها ساخته می شوند.

  دایره المعارف زمین شناسی

• - تنش های ناشی از تبدیل فازی فلزات و آلیاژها در حالت جامد به دلیل تفاوت در حجم های خاص فازهای حاصل و اولیه. همچنین ببینید: - تنش ها - حرارتی...

  فرهنگ لغت دایره المعارف متالورژی

• - ماهیچه ها، خواص الکتریکی را ببینید...

  فرهنگ لغت دایره المعارف بروکهاوس و یوفرون

• - در تئوری کوانتومی، انتقال یک میکروسیستم فیزیکی از یک حالت به حالت دیگر، مرتبط با تولد یا نابودی ذرات مجازی، یعنی ذراتی که فقط در حد متوسط ​​وجود دارند، دارای...
• - انتقال ناگهانی یک سیستم کوانتومی از یک حالت به حالت دیگر ...

  دایره المعارف بزرگ شوروی

• - انتقال کوانتومی را ببینید...

  دایره المعارف بزرگ شوروی

• - انتقال یک ماده از یک فاز به فاز دیگر، که با تغییر دما، فشار یا تحت تأثیر هر عامل خارجی دیگر رخ می دهد.

  دایره المعارف مدرن

• - انتقال ناگهانی یک سیستم کوانتومی از یک حالت ممکن به حالت دیگر ...

  فرهنگ لغت بزرگ دایره المعارفی

• - افعالی که هر مرحله از عمل را نشان می دهند ...

  فرهنگ اصطلاحات زبانی

• - فاز...

  فرهنگ توضیحی اوژگوف

"انتقال فاز" در کتاب ها

انتقال ها

از کتاب گفتار بدون آمادگی. اگر غافلگیر شدید چه و چگونه بگویید نویسنده Sednev Andrey

جابجایی ها وقتی بدون آمادگی صحبت می کنید، ابتدا آنچه را که ابتدا به ذهنتان رسید می گویید، سپس به ایده دوم، سپس به ایده سوم، و در صورت لزوم، حتی فراتر می روید. برای اینکه سخنرانی خود زیبا و آرام به نظر برسد، از ویژه استفاده کنید

انتقال ها

از کتاب بلوغ. مسئولیت خودت بودن نویسنده راجنیش باگوان شری

گذر از نه به آری آگاهی آزادی می آورد. آزادی تنها به معنای آزادی انجام آنچه درست است نیست. اگر معنای آزادی این بود، چه نوع آزادی بود؟ اگر فقط در انجام کار درست آزاد هستید، پس اصلاً آزاد نیستید. آزادی یعنی هر دو

انتقال ها

از کتاب اعداد کارمی اسلاوی. ماتریس سرنوشت خود را بهبود بخشید نویسنده ماسلوا ناتالیا نیکولاونا

انتقال ها به طور خلاصه به شما خواهم گفت که چگونه یک فرد می تواند یک انتقال را برای خود سازماندهی کند. جزئیات بیشتر در بخش "چه باید کرد؟" یعنی برای تبدیل آن به واحدها باید از قبیله جدا شویم. ما باید خانه را ترک کنیم. یه جوری بس کن

آزمایش های فازی

از کتاب فاز. شکستن توهم واقعیت نویسنده رنگین کمان میخائیل

12. انتقال

از کتاب Proshow Producer Version 4.5 Manual توسط شرکت Photodex

12. انتقال هنر انتقال از اسلاید به اسلاید

2. انتقال در CSS

برگرفته از کتاب CSS3 برای طراحان وب توسط سیدرهولم دان

2. انتقال به CSS سال 1997 بود. من در یک آپارتمان نازک در آلستون زیبا، ماساچوست نشسته بودم. یک شب معمولی از مرور منابع و یادگیری HTML، قبل از یک روز بسته بندی سی دی در یک استودیوی ضبط محلی، بدون هیچ هزینه ای

7.2. انتقال ها

از کتاب UML Self-Tacher نویسنده لئوننکوف الکساندر

7.2. Transitions Transition به عنوان یک عنصر از زبان UML در فصل 6 مورد بحث قرار گرفت. هنگام ساخت یک نمودار فعالیت، فقط از انتقال های غیر فعال استفاده می شود، یعنی آنهایی که بلافاصله پس از اتمام یک فعالیت یا اجرای عمل مربوطه اجرا می شوند. این

روابط فاز در یک تقویت کننده امیتر مشترک

از کتاب OrCAD PSpice. تجزیه و تحلیل مدار الکتریکی توسط کیون جی.

روابط فاز در یک تقویت کننده با یک امیتر مشترک هنگامی که یک مقاومت امیتر RE در یک تقویت کننده با یک OE برای تثبیت پارامترهای بایاس استفاده می شود، توسط یک خازن CE با چنین ظرفیتی که امیتر را می توان در فرکانس خوانده شود، شنت می شود. سیگنال ورودی

انتقال ها

برگرفته از کتاب هنر داستان [راهنمای نویسندگان و خوانندگان.] توسط رند آین

انتقال یک مشکل دشوار که معمولاً تا زمانی که مستقیماً با آن مواجه نشوید به آن فکر نمی‌کنید این است که چگونه می‌توان از یک نقطه به نقطه دیگر رسید - به عنوان مثال، چگونه یک نفر را از اتاقی به خیابان بیاورید، یا چگونه او را مجبور به عبور کنید. اتاقی برای برداشتن چیزی روی صحنه درباره اینها

انتقال ها

از کتاب اسب درساژ توسط بولد هری

انتقال انتقال از یک راه رفتن به راه رفتن دیگر و از یک ریتم به ریتم دیگر باید به وضوح قابل مشاهده باشد، اما به آرامی و نه تند و سریع انجام شود. هنگام اجرای برنامه، باید روی انجام انتقال دقیقاً در مکان تعیین شده تمرکز کنید. تا

آزمایش های فازی

برگرفته از کتاب ابرقدرت های مغز انسان. سفر به ناخودآگاه نویسنده رنگین کمان میخائیل

آزمایش‌های مرحله‌ای در این بخش، تأکید بر واقعیت دستیابی به فاز نیست، بلکه بر اقدامات درونی بیشتر در آن است: حرکت در فضا، کنترل آن، یافتن اشیا و آزمایش‌ها هر از گاهی تمرین‌کنندگان سعی می‌کنند آزمایش‌های خود را به سمت آن هدایت کنند

§ 4.18 انتقال فاز از مرتبه 1 و 2

برگرفته از کتاب نظریه بالستیک ریتز و تصویر جهان نویسنده سمیکوف سرگئی الکساندرویچ

§ 4.18 انتقال مرحله از مرتبه 1 و 2 من معتقدم که مفاهیم تقارن که برای بلورشناسان بسیار آشنا هستند، باید در فیزیک وارد شوند. پی کوری، «درباره تقارن پدیده‌های فیزیکی»، 1894. این مطالعات، اگر پی. کوری ادامه می‌داد، احتمالاً می‌توانست توسعه یابد.

7. انتقال فاز از مرتبه اول و دوم

نویسنده بوسلوا النا میخائیلوونا

7. انتقال فاز از نوع اول و دوم اجزاء در حالت مایع (جزء الف) به طور نامحدود محلول هستند، اجزاء در حالت جامد (جزء B) ترکیبات شیمیایی را تشکیل نمی دهند و نمودارهای فازی نشان دهنده یک نمودار در مختصات آلیاژی هستند.

12. تبدیل فاز در حالت جامد

برگرفته از کتاب علم مواد. گهواره نویسنده بوسلوا النا میخائیلوونا

12. تبدیل فاز در حالت جامد فاز یک قسمت همگن از سیستم است که با عبور از آن ترکیب شیمیایی یا ساختار به طور ناگهانی در طول تبلور a تغییر می کند فلز خالص در

27. ساختمان و خواص آهن; نمودارهای فاز آهن- کربن ناپایدار و پایدار تشکیل ساختار فولادهای کربنی. تعیین میزان کربن فولاد بر اساس ساختار

برگرفته از کتاب علم مواد. گهواره نویسنده بوسلوا النا میخائیلوونا

27. ساختمان و خواص آهن; نمودارهای فاز آهن- کربن ناپایدار و پایدار تشکیل ساختار فولادهای کربنی. تعیین میزان کربن فولاد بر اساس ساختار آلیاژهای آهن و کربن رایج ترین فلزات هستند

انتقال فاز (تبدیل فاز) در ترمودینامیک- انتقال یک ماده از یک فاز ترمودینامیکی به فاز دیگر در هنگام تغییر شرایط خارجی. از نقطه نظر حرکت یک سیستم در امتداد نمودار فاز زمانی که پارامترهای شدید آن (دما، فشار و غیره) تغییر می‌کند، زمانی که سیستم از خط جداکننده دو فاز عبور می‌کند، انتقال فاز رخ می‌دهد. از آنجایی که فازهای ترمودینامیکی مختلف با معادلات حالت مختلف توصیف می‌شوند، همیشه می‌توان کمیتی را یافت که در طول انتقال فاز به طور ناگهانی تغییر می‌کند.

از آنجایی که تقسیم به فازهای ترمودینامیکی یک طبقه‌بندی کوچک‌تر از حالت‌ها نسبت به تقسیم به حالت‌های کل یک ماده است، هر انتقال فازی با تغییر در حالت کل همراه نیست. با این حال، هر تغییر در وضعیت تجمع یک انتقال فاز است.

اغلب، انتقال فاز زمانی در نظر گرفته می شود که دما تغییر می کند، اما در یک فشار ثابت (معمولاً برابر با 1 اتمسفر). به همین دلیل است که اصطلاحات "نقطه" (و نه خط) انتقال فاز، نقطه ذوب و غیره استفاده می شود. البته، انتقال فاز می تواند با تغییر فشار و در دما و فشار ثابت رخ دهد، اما تغییر در غلظت اجزاء (به عنوان مثال، ظاهر کریستال های نمک در محلولی که به اشباع رسیده است).

طبقه بندی انتقال فاز

در انتقال فاز مرتبه اولمهمترین پارامترهای گسترده اولیه به طور ناگهانی تغییر می کنند: حجم خاص، مقدار انرژی داخلی ذخیره شده، غلظت اجزا و غیره. تأکید می کنیم: منظور ما تغییر ناگهانی در این مقادیر با تغییر دما، فشار و غیره است و نه ناگهانی. تغییر در زمان (در مورد دومی، به بخش دینامیک انتقال فاز در زیر مراجعه کنید).

رایج ترین نمونه ها انتقال مرحله مرتبه اول:

• ذوب و انجماد
• جوشیدن و متراکم شدن
• تصعید و تصعید

در انتقال مرحله مرتبه دومچگالی و انرژی داخلی تغییر نمی کند، بنابراین چنین انتقال فاز ممکن است با چشم غیر مسلح قابل توجه نباشد. جهش توسط مشتقات آنها در دما و فشار تجربه می شود: ظرفیت گرمایی، ضریب انبساط حرارتی، حساسیت های مختلف و غیره.

انتقال فاز مرتبه دومدر مواردی رخ می دهد که تقارن ساختار یک ماده تغییر می کند (تقارن می تواند کاملاً ناپدید یا کاهش یابد). توصیف یک انتقال مرحله مرتبه دوم به عنوان یک نتیجه از تغییر در تقارن توسط نظریه لاندو ارائه شده است. در حال حاضر، مرسوم است که در مورد تغییر تقارن صحبت نکنیم، بلکه در مورد ظاهر شدن در نقطه انتقال یک پارامتر مرتبه برابر با صفر در فاز کمتر مرتب شده و تغییر از صفر (در نقطه انتقال) به مقادیر غیر صفر صحبت کنیم. در یک فاز منظم تر

رایج ترین نمونه های انتقال فاز مرتبه دوم: عبور یک سیستم از یک نقطه بحرانی

• انتقال پارامغناطیس- فرومغناطیسی یا پارامغناطیس-ضد فرومغناطیسی (پارامتر سفارش - مغناطش)
• انتقال فلزات و آلیاژها به حالت ابررسانایی (پارامتر ترتیب - چگالی میعانات ابررسانا)
• انتقال هلیوم مایع به حالت فوق سیال (pp - چگالی جزء فوق سیال)
• انتقال مواد آمورف به حالت شیشه ای

فیزیک مدرن همچنین سیستم هایی را مطالعه می کند که دارای انتقال فاز سومیا نوع بالاتر

اخیراً مفهوم انتقال فاز کوانتومی رایج شده است. یک انتقال فاز که توسط نوسانات حرارتی کلاسیک کنترل نمی شود، بلکه توسط نوسانات کوانتومی کنترل می شود، که حتی در دمای صفر مطلق وجود دارد، جایی که انتقال فاز کلاسیک به دلیل قضیه نرنست نمی تواند رخ دهد.

دینامیک انتقال فاز

همانطور که در بالا گفته شد، منظور از تغییر ناگهانی در خواص یک ماده، پرش با تغییر دما و فشار است. در واقع، هنگام تأثیرگذاری بر سیستم، ما نه این کمیت‌ها، بلکه حجم و کل انرژی داخلی آن را تغییر می‌دهیم. این تغییر همیشه با سرعت محدودی اتفاق می افتد، به این معنی که برای "پوشاندن" کل شکاف در چگالی یا انرژی داخلی خاص، به زمان محدودی نیاز داریم. در طول این مدت، انتقال فاز بلافاصله در کل حجم ماده اتفاق نمی افتد، بلکه به تدریج رخ می دهد. در این حالت، در حالت انتقال فاز مرتبه اول، مقدار معینی انرژی آزاد می شود (یا برداشته می شود) که به آن گرمای انتقال فاز می گویند. برای اینکه انتقال فاز متوقف نشود، باید به طور مداوم این گرما را حذف (یا تامین) کرد یا با انجام کار بر روی سیستم آن را جبران کرد.

در نتیجه، در طول این مدت، نقطه ای در نمودار فاز که سیستم را توصیف می کند "یخ می زند" (یعنی فشار و دما ثابت می ماند) تا زمانی که فرآیند تکمیل شود.

ادبیات

• Bazarov I. P. ترمودینامیک. - م.: مدرسه عالی، 1370، 376 ص.
• Bazarov I. P. تصورات غلط و خطاها در ترمودینامیک. اد. تجدید نظر 2 - M.: Editorial URSS, 2003. 120 p.
• Kvasnikov I. A. ترمودینامیک و فیزیک آماری. T.1: نظریه سیستم های تعادل: ترمودینامیک. - جلد 1. اد. 2، برگردان و اضافی - M.: URSS، 2002. 240 ص.
• استنلی د. انتقال فاز و پدیده های بحرانی. - م.: میر، 1352.
• Patashinsky A. Z.، Pokrovsky V. L. نظریه نوسانات انتقال فاز. - M.: Nauka، 1981.
• گوفان یو. تئوری ترمودینامیکی انتقال فاز. - Rostov n/a: انتشارات دانشگاه روستوف، 1982. - 172 p.

تایپ کنید