December 10 2016 04:59:03
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
фазовые переходов второго рода

Некоторые структурные перестройки в твердых телах, например, образование мартенсита в сплаве железо – углерод, также являются фазовыми переходами первого рода. Тяжелые атомные ядра можно приближенно описывать как каплю жидкости ядерного вещества с температурой img194 и некоторым давлением Р. Столкновение частиц высоких энергий с ядром вызывает его нагрев, который приводит к вылету нуклонов из ядра. Этот процесс вылета нуклонов можно рассматривать как испарение ядерной материи, т.е. фазовый переход первого рода «жидкость - газ».

Для фазовых переходов второго рода первые производные удельного термодинамического потенциала непрерывны, а вторые производные в точке перехода

img195   img196   img197,   img198        (5.9)

испытывают скачки. Таким образом, удельная теплоемкость при постоянном объеме img199 и коэффициент изотермического всестороннего сжатия img200 меняются скачком: img201 Фазовые переходы второго рода, как и фазовые переходы первого рода, происходят при постоянных температуре img202 и давлении img203.

Переходы ферромагнетик – парамагнетик, нормальный металл – сверхпроводник, нормальное состояние квантовых жидкостей img204 и img205 - сверхтекучее состояние с нулевым внутренним трением являются примерами фазовых переходов второго рода. В 1937г. Л.Д. Ландау предложил общую теорию фазовых переходов второго рода как процессов изменения внутренней симметрии вещества: выше температуры перехода img206 система, как правило, обладает более высокой симметрией, чем ниже температуры перехода img207. Например, в магнетике ниже температуры перехода – температуры Кюри магнитные моменты атомов имеют преимущественную ориентацию и домен ферромагнетика обладает макроскопическим магнитным моментом в отсутствие внешнего магнитного поля. Выше температуры Кюри магнитные моменты атомов имеют хаотическую случайную ориентацию, поэтому в отсутствие внешнего магнитного поля полный магнитный момент любой макроскопической области магнетика равен нулю. Следовательно, во втором случае система обладает большей симметрией, поскольку ее физические свойства не меняются при выполнении большего числа пространственных преобразований системы.

В простейших теоретических моделях фазовые переходы второго рода сопровождаются критическими явлениями в виде бесконечного роста магнитной восприимчивости ферромагнетиков, диэлектрической восприимчивости сегнетоэлектриков, теплоемкости, аномально большого рассеяния электромагнитных волн на флуктуациях.

Две разные фазы одного вещества, имеющие общую границу, могут находиться в динамическом равновесии, где скорости прямых и обратных переходов равны. Например, жидкость и насыщенный пар при температуре кипения, твердое тело и жидкость при температуре плавления. Условия такого динамического равновесия следующие:

img208 ,                      (5.10а)

img209  (тепловое равновесие),       (5.10б)

img210  (механическое равновесие),   (5.10в)

img211  img212      (5.10г)

Здесь

img213                                  (5.11)

химический потенциал i-ой фазы, состоящей из Ni частиц, где i=1,2.

Условия (5.10г) обеспечивают равенство скоростей прямого и обратного фазовых переходов и следуют из (5.10а)

img214 .

Здесь img215 - изменение массы i-ой фазы за счет переходов, i=1,2. Поскольку полная масса обеих фаз сохраняется постоянной, то

img216 ,     img217

и равенство

img218

возможно только при img219. Записывая полный термодинамический потенциал системы в виде img220 и снова используя (5.10а), легко получить эквивалентное условие динамического равновесия фаз для химических потенциалов: img221.

Решая уравнение (5.10г) относительно давления Р, получим зависимость

img222                   (5.12)

которая на диаграмме ТР определяет кривую равновесия контактирующих фаз. Одновременное равновесие сразу трех разных фаз одного вещества требует выполнения трех равенств

img223               (5.13)

которые на диаграмме ТР задают три кривых равновесия фаз

img224 img225 img226                (5.14)

Точка пересечения кривых (5.14) называется тройной точкой. В тройной точке все три фазы находятся в динамическом равновесии, когда между всеми фазами происходят прямые и обратные переходы, но массы фаз не меняются. Анализ показывает, что равновесие четырех различных фаз невозможно.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,204,154 уникальных посетителей