물질의 상전이. 실제 시스템 및 상전이 다양한 물질의 상전이 중 테이블 압력

2. 1차와 2차의 상전이..................................................4

3. 이상기체..........................................................................7

4. 실제 가스..........................................................................8

5. 분자-중요 현상의 운동론.......9

6. 초유동성..........................................................................11

7. 초전도성 ..............................................13

7.1 초전도성의 발견.........................................13

7.2 전자 – 포논 상호작용.........................14

7.3 제1종 및 제2종 초전도체 ..............16

7.4 초전도체를 만드는 레시피 ..............17

7.5 안전 예방조치...........................................18

7.6 마이스너 효과..........................................................................20

8. 결론..........................................................................22

9. 참고문헌..........................................................................25

1. 소개.

상은 물리적, 화학적 시스템의 균질한 다른 부분이라고 합니다. 물질 상태의 모든 매개변수가 원자간 상태에 비해 크기가 큰 모든 부피에서 동일할 때 물질은 균질합니다. 서로 다른 가스의 혼합물은 전체 부피에 걸쳐 동일한 농도인 경우 항상 하나의 상을 형성합니다.

동일한 물질은 외부 조건에 따라 액체, 고체 또는 기체의 세 가지 응집 상태 중 하나가 될 수 있습니다. 외부 조건에 따라 한 단계로 진행될 수도 있고 동시에 여러 단계로 진행될 수도 있습니다. 우리 주변의 자연에서는 특히 물의 상전이를 자주 관찰합니다. 예: 증발, 응축. 물질이 여러 단계에서 평형을 이루는 압력과 온도 조건이 있습니다. 예를 들어, 상평형 상태에서 가스가 액화되면 부피는 무엇이든 될 수 있으며 전이 온도는 포화 증기압과 관련됩니다. 한 상에서 다른 상으로의 전이가 일어나는 온도를 전이 온도라고 합니다. 정도는 다양하지만 압력에 따라 달라집니다. 녹는점이 더 약하고 기화 및 승화 온도가 더 강합니다. 정상적이고 일정한 압력에서는 특정 온도에서 전이가 발생하며 여기서 용융, 비등 및 승화(또는 승화) 지점이 발생합니다. 승화는 물질이 고체에서 기체 상태로 전이하는 현상으로, 예를 들어 혜성 꼬리 껍질에서 관찰할 수 있습니다. 혜성이 태양에서 멀리 떨어져 있으면 거의 모든 질량이 10~12km 크기의 핵에 집중됩니다. 작은 가스 껍질로 둘러싸인 핵은 소위 혜성의 머리입니다. 태양에 접근하면 혜성의 핵과 껍질이 뜨거워지기 시작하고 승화 확률이 증가하며 역승화 확률이 감소합니다. 혜성의 핵에서 빠져나오는 가스는 고체 입자를 따라 이동하며, 혜성의 머리 부분의 부피가 증가하고 구성이 가스 먼지가 됩니다.

2. 1차와 2차의 상전이.

위상 전환에는 여러 유형이 있습니다. 다음과 같은 경우 물질의 집합 상태 변화를 1차 상전이라고 합니다.

1) 전체 전이 동안 온도는 일정합니다.

2) 시스템의 볼륨이 변경됩니다.

3) 계의 엔트로피가 변한다.

이러한 상전이가 일어나기 위해서는 주어진 물질 질량에 변태 잠열에 해당하는 일정량의 열을 부여하는 것이 필요합니다. 실제로 응축된 상이 밀도가 낮은 상으로 전이하는 동안 일정량의 에너지를 열의 형태로 전달해야 하며, 이는 결정 격자를 파괴(용융 중)하거나 제거하는 데 사용됩니다. (기화 중) 서로 액체 분자. 변환하는 동안 잠열은 접착력을 변환하고 열 이동의 강도는 변하지 않으며 결과적으로 온도는 일정하게 유지됩니다. 이러한 전환으로 인해 무질서 정도가 증가하고 그에 따른 엔트로피도 증가합니다. 과정이 반대 방향으로 진행되면 잠열이 방출됩니다. 1차 상전이에는 고체가 액체로 변하는 것(용해)과 역과정(결정화), 액체가 증기로 변하는 것(증발, 비등)이 포함됩니다. 하나의 결정이 다른 결정으로 변형됩니다(다형성 변형). 두 번째 종류의 상전이에는 일반 도체가 초전도 상태로, 헬륨-1이 초유체 헬륨-2로, 강자성체가 상자성 상태로 전이되는 것이 포함됩니다. 철, 코발트, 니켈, 가돌리늄과 같은 금속은 자화 능력이 뛰어나고 오랫동안 자화 상태를 유지하는 능력이 뛰어납니다. 그들은 강자성체라고 불립니다. 대부분의 금속(알칼리 및 알칼리 토금속과 상당 부분의 전이 금속)은 약하게 자화되어 자기장 외부에서 이 상태를 유지하지 않습니다. 상자성입니다. 두 번째, 세 번째 등의 상전이는 전이점에서 유한한 측정을 경험하는 열역학적 전위 ∂ph의 파생물의 순서와 연관되어 있습니다. 이러한 상 변환의 분류는 이론 물리학자 Paul의 작업과 연관되어 있습니다. 어니스트(1880~1933). 따라서 2차 상 전이의 경우 2차 미분은 전이 지점에서 점프를 경험합니다. 즉, 일정한 압력에서의 열용량 Cp=-T(∂ph 2 /∂T 2), 압축성 β=-(1 /V 0)(∂ 2 f/ ∂p 2), 열팽창 계수 α=(1/V 0)(∂ 2 f/∂Tp), 1차 도함수는 연속적으로 유지됩니다. 이는 열 방출(흡수)이 없고 비체적(ψ - 열역학적 전위)의 변화가 없음을 의미합니다.

상평형 상태는 상변태 온도와 압력 사이의 특정 관계를 특징으로 합니다. 수치적으로, 위상 전이에 대한 이러한 의존성은 Clapeyron-Clausius 방정식: Dp/DT=q/TDV에 의해 제공됩니다. 저온에서의 연구는 물리학의 매우 중요한 분야입니다. 사실 이러한 방식으로 혼란스러운 열 운동과 관련된 간섭을 제거하고 현상을 "순수한" 형태로 연구할 수 있습니다. 이는 양자 법칙을 연구할 때 특히 중요합니다. 일반적으로 혼란스러운 열 운동으로 인해 물리량은 다양한 값에 대해 평균화되고 양자 점프는 "번짐"됩니다.

저온(극저온), 물리학 및 극저온 기술에서 온도 범위는 120°K(0°c=273°K) 미만입니다. 카르노(열기관 연구)와 클라우지우스(Clausius)의 연구는 가스와 증기의 특성, 즉 기술적 열역학 연구의 토대를 마련했습니다. 1850년에 클라우지우스(Clausius)는 포화 수증기가 팽창할 때 부분적으로 응축되고, 압축되면 과열 상태가 된다는 사실을 발견했습니다. Renu는 이 과학 분야의 발전에 특별한 공헌을 했습니다. 실온에서 기체 분자의 고유 부피는 기체가 차지하는 부피의 약 1/1000입니다. 또한 분자는 반발이 시작되는 거리보다 더 먼 거리에서 서로 끌어당깁니다.

반대 부호와 부피를 사용하여 취한 특정 엔트로피 값과 같습니다. (4.30) 상 평형을 만족하는 지점에서: , 서로 다른 상에 대한 화학 전위의 1차 미분은 불연속성을 경험합니다. , (4.31) 그들은 다음과 같이 말합니다. 열역학 시스템이 첫 번째 종류의 상전이를 경험하고 있다는 것입니다. 1차 상전이는 상전이의 잠열이 존재하는 것을 특징으로 합니다.

과도한 리프팅에 대해 제로 및 최대 보호 기능을 제공합니다. - 트렁크의 중간 지점에서 혈관을 정지시키는 기능을 제공합니다. 리프팅 기계 건물의 리프팅 장치 작동 모드, 로딩 장치 작동자, 디스패처에 대한 신호 신호. 자동 리프팅 설치를 위한 최신 조정 가능한 DC 전기 드라이브는 DC 모터를 기반으로 합니다...

44.5 cm, c = 12 cm, a = 20 cm, l = 8 cm 자기 시스템의 힘 작용은 필드 계수 H와 그 기울기의 곱과 동일한 값으로 추정되었습니다. 우리가 고려하고 있는 자기 시스템의 자기장 계수 H의 분포는 뚜렷한 각도 의존성을 특징으로 하는 것으로 나타났습니다. 따라서 필드 계수 H의 계산은 전체에 대해 두 개의 서로 다른 호에 위치한 점에 대해 1° 단위로 수행되었습니다.

시스템은 "위상 초상화"를 얻는 것으로 구성됩니다(Wolkenstein, 1978). 이를 통해 시스템의 정지 상태와 시스템에서 벗어날 때 역학의 특성을 식별할 수 있습니다. 위상 초상화 방법은 다양한 복잡성의 물리적 시스템의 동작을 분석 및 예측하는 기술과 인구 역학을 분석하는 수학적 생태학에서 사용됩니다(Volkenshtein, 1978; Svirezhev...

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_0.jpg" alt=">단계 전환">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_1.jpg" alt=">상전이의 주요 유형(물리적 분류)">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_2.jpg" alt=">응집 비등 상태 변화에 따른 상 전이(응결) ) 용융(결정화) 승화"> Фазовые переходы с изменением агрегатного состояния кипение (конденсация) плавление (кристаллизация) сублимация (конденсация) Все эти процессы сопровождаются резким изменением порядка атомной, молекулярной или ионной структуры вещества (в зависимости от его природы). Обычно с изменением температуры эти фазовые переходы идут по такой схеме: дальний порядок (кристаллическая твердая фаза) ближний порядок (жидкость) беспорядок (газ) Увеличение температуры Уменьшение температуры дальний порядок (кристаллическая твердая фаза) беспорядок (газ) Иногда по другой:!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_3.jpg" alt=">2. 동소체(다형성) 상전이 다형성 상전이만 발생합니다. 견고한 집합체로"> 2. Аллотропические (полиморфные) фазовые переходы Полиморфные фазовые переходы происходят только в твердом агрегатном состоянии между различными кристаллическими модификациями одного и того же вещества. Почти у каждого химического элемента или соединения имеется несколько модификаций; каждая из них обладает собственной структурой и определенными физико-химическими свойствами. Полиморфный ФП связан с изменением порядка атомной, молекулярной или ионной структуры вещества (в зависимости от его природы) и, как следствие, с изменением физико-химических свойств. ФП данного типа очень часто встречаются в реальных системах. Кристалл моноклинной серы Кристалл ромбической серы 95,5оС!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_4.jpg" alt=">3. 강유전성 상전이 물질은 다음과 같이 알려져 있습니다. 조건은 아마도 일부"> 3. Сегнетоэлектрические фазовые переходы Известны вещества, для которых при определенных условиях возможно некоторое упорядочение элементарных дипольных моментов даже при отсутствии внешнего электрического поля. Температуру, при которой это происходит, называют температурой сегнетоэлектрического ФП, или точкой Кюри. Сегнетоэлектрическая фаза – фаза с упорядоченными дипольными моментами, антисегнетоэлектрическая – с разупорядоченными. ВаTiO3 Вещества, в которых могут происходить сегнетоэлектрические ФП, называют сегнетоэлектриками.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_5.jpg" alt=">4. 자기 상전이(Magnetic Phase Transition) 다음과 같은 물질 그룹이 알려져 있습니다. 높은 자연 자화 없음"> 4. Магнитные фазовые переходы Известна группа веществ, обладающих большой спонтанной намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля – это ферромагнетики. Для них возможно существование ферромагнитной и парамагнитной фаз. Ферромагнитная фаза соответствует упорядоченному состоянию элементарных магнитных моментов, парамагнитная – разупорядочению таких моментов. Элементарные магнитные моменты связаны со спиновыми магнитными моментами электронов; следовательно, упорядочение связано с электронной подсистемой вещества. Переход между этими фазами называют ферромагнитным ФП, а температуру, при которой он происходит – ферромагнитной температурой (точкой) Кюри.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_6.jpg" alt=">5. 강자성 상전이 다음과 같은 물질이 알려져 있습니다. 특정 온도에서는 질서가 관찰됩니다"> 5. Сегнетоферромагнитные фазовые переходы Известны вещества, у которых при определенных температурах наблюдается упорядочение как электрических, так и магнитных моментов. Такие вещества называют сегнетоферромагнетиками. Сегнетоферромагнитная фаза состоит из двух подсистем – электрической и магнитной, каждая из которых претерпевает переход при разных температурах, поэтому сегнетоферромагнитный ФП следует характеризовать двумя температурами (точками) Кюри – сегнетоэлектрической и ферромагнитной. Поэтому весь такой ФП протекает в интервале температур, определяемом разностью сегнетоэлектрической и ферромагнитной температур Кюри. Электрическую и магнитную подсистемы нельзя считать вполне независимыми, т.к. между ними существует корреляция, хотя и слабая. Поэтому на электрические свойства сегнетоферромагнетиков можно повлиять, использую те факторы, которые действуют на магнитную подсистему, например, магнитное поле, и наоборот.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_7.jpg" alt=">6. 초전도 상태로의 전환 현상의 본질 초전도성, 그게 바로 전기다"> 6. Переходы в сверхпроводящее состояние Сущность явления сверхпроводимости состоит в том, что электрическое сопротивление некоторых веществ в районе низких температур становится практически равным нулю. При повышении температуры это свойство исчезает, и вещество переходит в нормальную фазу. Температуру, при которой это происходит, называют критической. Температурные зависимости сопротивления нормального (N) и сверхпроводящего (S) металлов!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_8.jpg" alt=">초전도 상태로의 전이 온도 증가의 연대기 구조 고온 초전도체 HgBa2CuO4+δ">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_9.jpg" alt=">2.19K의 온도에서 액체 헬륨은 두 단계로 분리됩니다. - 헬 앤 헬."> При температуре 2,19 К жидкий гелий разделяется на две фазы – HeI и HeII. Сверхтекучесть, то есть способность жидкости течь без трения по очень тонким капиллярам, наблюдается для HeII. 7. Переходы в сверхтекучее состояние Аномальное течение HeII!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_10.jpg" alt=">고려된 예에서 볼 수 있듯이 매우 다른 것들이 가능합니다. 열역학 시스템 FP에서 발생합니다."> Как видно из рассмотренных примеров, в термодинамической системе могут происходить очень разнообразные ФП. Очевидно, что для понимания сущности ФП необходимо сначала провести их классификацию, причем, эта классификация должна быть как можно более общей, не уводящей исследователя к рассмотрению множества частных случаев. Для рассмотрения общих закономерностей ФП необходимо ввести величины и функции, позволяющие описывать как отдельные фазы, так и сам ФП в целом. Проще всего это сделать при термодинамическом рассмотрении процесса.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_11.jpg" alt=">Ehrenfest에 따른 상전이의 열역학적 분류">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_12.jpg" alt=">깁스 에너지의 1차 도함수 깁스 에너지의 2차 도함수와 물리량, 그들과 관련된">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_13.jpg" alt=">1차 및 2차 상전이 중 열역학적 특성의 변화">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_14.jpg" alt=">1차 상전이의 열역학적 이론 -성분(즉, 개별 물질로 구성됨) 이질적"> Термодинамическая теория фазовых переходов I рода Рассмотрим однокомпонентную (т.е. состоящую из индивидуального вещества) гетерогенную систему, состоящую из r фаз. В однокомпонентных системах отдельные фазы представляют собой одно и то же вещество в различных фазовых состояниях. Пусть система является является закрытой (суммарное число молей ∑nr=const), а основными параметрами ее состояния служат p и T. Основной термодинамической функцией, характеризующей состояние такой системы, является энергия Гиббса G.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_15.jpg" alt=">이 시스템의 각 r 단계에 대해 기록할 수 있습니다. 열역학적 매개변수의 해당 값"> Для каждой из r фаз этой системы мы можем записать соответствующие значения термодинамических параметров и приписать ей химический потенциал: Фаза 1 – p1, T1, V1, S1, …, μ1; Фаза 2 – p2, T2, V2, S2, …, μ2; ………………………………… Фаза r – pr, Tr, Vr, Sr, …, μr. Состоянию равновесия отвечает равенство интенсивных параметров p, T и μ во всех фазах системы: T1=T2=...=Tr (условие термического равновесия); p1=p2=...=pr (условие механического равновесия) ; μ1= μ2=...= μr (условие химического равновесия). (здесь r=1,2,... равно числу фаз в системе).!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_16.jpg" alt=">단순화를 위해 단일 구성 요소 이종 시스템에서 단 2개의 공존 단계만 존재합니다."> Примем для упрощения, что в нашей однокомпонентной гетерогенной системе сосуществуют только 2 фазы. Условия равновесия для двухфазной системы: T1=T2; p1=p2; μ1= μ2. μ1(p,T)=μ2(p,T). Из определения химического потенциала, поэтому Давление и температура фазового перехода не являются независимыми переменными и должны быть связаны уравнением.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_17.jpg" alt=">우리는 이 의존성에 대한 명시적인 표현을 얻을 것입니다. 단일 구성 요소 시스템에서는"> Получим явное выражение для этой зависимости. Примем во внимание, что в однокомпонентных системах, состоящих из чистого вещества i, химический потенциал равен энергии Гибсса одного моля этого вещества: μi=Gi. При T, p = const условие равновесия: G1=G2. В общем случае выражения для G=G(p,T) в интегральной форме не могут быть найдены. Поскольку G – это функция состояния системы, то ее дифференциал – это полный дифференциал. Мы можем получить уравнение в дифференциальной форме.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_18.jpg" alt=">G=U+pV-TS 표현식을 기반으로, 이후 미분은 다음과 같습니다: dG=dU+pdV+Vdp-TdS-SdT. 표현식을 고려해 보겠습니다."> Исходя из выражения G=U+pV-TS, после дифференцирования получим: dG=dU+pdV+Vdp-TdS-SdT. Примем во внимание выражение для объединенного I и II начала термодинамики dU=TdS-δA и соотношение δA=pdV; произведем замену: dG=TdS-pdV+pdV+Vdp-TdS-SdT. Мы получили выражение для полного дифференциала энергии Гиббса: dG=Vdp -SdT!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_19.jpg" alt=">위상 변환은 T,p=const에서 발생하며 다음을 동반합니다. V1에서 V2로의 부피 변화."> Фазовое превращение происходит при T,p=const и сопровождается изменением объема от V1 до V2. Пусть оно происходит для 1 моля индивидуального вещества, тогда V1 до V2 – это молярные объемы первой и второй фазы. Для изобарно-изотермических потенциалов в двух равновесных фазах 1 и 2: dG1=V1dp-S1dT dG2=V2dp-S2dT Вычитая верхнее уравнение из нижнего, получим: dG2 - dG1 =(V2 - V1) dp – (S2 - S1)dT. Изменения T и p здесь не являются независимыми; они такие, при которых сохраняется равновесие между фазами 1 и 2.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_20.jpg" alt=">따라서 T와 p 사이에는 상평형에 해당하는 기능적 연결이 있습니다. . 그러므로 만일"> Таким образом, между T и p сохраняется функциональная связь, соответствующая фазовому равновесию. Поэтому, если G1=G2 (равновесие при T и p), то G1+dG1=G2+dG2 (равновесие при T+dT и p+dp). Тогда dG1=dG2, или dG1-dG2 =0. Следовательно, (V2 - V1) dp – (S2 - S1)dT=0 или. Примем во внимание, что. Qф.п - теплота фазового превращения, поглощаемая при переходе 1 моля вещества из фазы 1 в фазу 2; ΔHф.п. – молярная энтальпия фазового перехода.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_21.jpg" alt=">마지막 두 방정식을 결합하고 V2 -V1=ΔV( 두 상의 몰 부피 차이),"> Комбинируя два последних уравнения и обозначив V2 -V1=ΔV (разность молярных объемов двух фаз), получим: Здесь T - температура фазового перехода (кипения, плавления, полиморфного превращения и т.д.). Это уравнение называется уравнением Клаузиуса-Клапейрона и является общим термодинамическим уравнением, приложимым ко всем фазовым переходам чистых веществ. Оно показывает, как температура фазового перехода изменяется с давлением.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_22.jpg" alt=">응축상 간 전이 용융용(전이 결정상 - 액체)"> Переход между конденсированными фазами Для плавления (перехода кристаллическая фаза – жидкость) удобнее переписать уравнение Клаузиуса-Клапейрона в виде: , – изменение температуры плавления при изменении давления. где Если Vж>Vкр и ΔV>0, то с увеличением давления температура плавления повышается (большинства веществ). Если ΔV!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_23.jpg" alt=">전이 액체 - 증기(증발) 상전이 조건이 (p,T)는 임계 수준과는 상당히 거리가 멀다"> Переход жидкость – пар (испарение) Если условия фазового перехода (p,T) достаточно далеки от критической точки, то Vпар>>Vж, и тогда ΔV= Vпар-Vж≈ Vпар. Для 1 моля идеального газа. Тогда (ΔHисп – молярная энтальпия испарения), откуда Поскольку ΔHисп, R и T всегда положительны, то >0. C ростом T давление насыщенного пара над жидкостью всегда увеличивается.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_24.jpg" alt=">전이 결정상 - 증기(승화) Clausius-Clapeyron 방정식 생김새는 똑같지만"> Переход кристаллическая фаза – пар (сублимация) Уравнение Клаузиуса-Клапейрона имеет тот же вид, но вместо ΔHисп – энтальпия сублимации ΔHсуб:!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_25.jpg" alt=">때때로 응축상에서 전환을 위한 Clausius-Clapeyron 방정식 기체상에 대한 적분 형식은 다음과 같습니다."> Иногда уравнение Клаузиуса-Клапейрона для перехода из конденсированной фазы в газообразную записывается в интегральном виде: Эта форма уравнения справедлива только для узкого интервала температур, в котором ΔH испарения или сублимации можно приближенно считать постоянной величиной. Строго говоря, это не так: зависимость Qp=ΔH изобарного процесса от температуры подчиняется закону Кирхгофа:!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_26.jpg" alt=">그래서 우리는 차등을 얻었습니다(일부 특별한 경우에는 - 그리고 일체형)"> Итак, мы получили в дифференциальной (а для некоторых частных случаев – и в интегральной) форме математическое выражение, которые устанавливает строгую взаимосвязь между термодинамическими параметрами p и T, характеризующими равновесие между двумя различными фазами в однокомпонентной системе. Однако в общем случае нам неизвестен интегральный вид уравнений состояния различных фаз, даже для однокомпонентных систем. Исключением является лишь уравнение Менделеева-Клапейрона, применимое, когда компоненты газообразной фазы подчиняются законам идеальных газов, и ряд более или менее удачно подобранных, но довольно сложных уравнений, описывающих состояние реальных газов и реальных индивидуальных жидкостей.!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_27.jpg" alt=">결정 주문 중에 결정에서 두 번째 종류의 상 변형이 발생합니다. 점 결함(구조가 변경된 경우"> Фазовые превращения второго рода происходят в кристаллах при упорядочении точечных дефектов (когда изменения структуры минимальные), при превращении ферромагнитных веществ в парамагнитные, при переходе в сверхпроводящее и сверхтекучее состояние и т.д. Наиболее общей и полной термодинамической теорией ФП второго рода в настоящее время является теория Ландау, разработанная им в 1937 г. Теория фазовых переходов II рода!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_28.jpg" alt=">Landau의 이론은 시스템의 개별 단계가 각 단계마다 다르다고 가정합니다. 다른 물리적 특성,"> В теории Ландау предполагается, что отдельные фазы системы отличаются друг от друга физическими свойствами, изменение которых характеризуют некоторые дополнительные параметры. Т.е., кроме обычных термодинамических параметров (T и p для G), для термодинамического потенциала вводят еще параметры η1, η2 … ηn, которые называют параметрами упорядочения соответствующих подсистем. Пусть фаза имеет только один параметр упорядочения η. Параметр упорядочения характеризует физическое состояние отдельной фазы и выбирается обычно таким образом, что для одной фазы он равен 0, а для второй отличен от нуля. Фаза, для которой η=0, условно называется неупорядоченной фазой, а фаза с η≠0 – упорядоченной. В такой интерпретации ФП связан с переходом системы из упорядоченного состояния в неупорядоченное.!}

위상 전환,넓은 의미에서 상 변형 - 물질이 하나에서 물질로 전이되는 것 단계외부 조건(온도, 압력, 자기 및 전기)이 변하면 다른 것으로 변경됩니다. 분야 등; 좁은 의미에서 - 신체의 급격한 변화. 외부 매개변수가 지속적으로 변경되는 속성. "Ph. p."라는 용어에 대한 두 가지 해석의 차이점 다음 예에서 볼 수 있습니다. 좁은 의미에서는 물질이 기체상에서 플라즈마상으로 전이하는 것입니다(참조: 혈장) F. p.가 아니기 때문에 이온화가스는 점진적으로 발생하지만 넓은 의미에서는 F.p이다. 좁은 의미로 본다.

온도, 압력 또는 값의 값입니다. 다른 물리적 위상 조정이 발생하는 값을 전환점이라고 합니다.

F.p에는 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 종류의 물리학에서는 그러한 열역학적 매개변수가 갑자기 변합니다. 밀도, 성분 ​​농도와 같은 물질의 특성; 단위 질량당 매우 일정한 양의 열이 방출되거나 흡수됩니다. 전환의 열. 두 번째 종류의 F.에는 특정한 물리적 특성이 있습니다. 전환점의 한 쪽에서 0과 같은 값은 전환점에서 다른 쪽까지의 거리에 따라 (0에서) 점진적으로 증가합니다. 이 경우 밀도와 농도는 지속적으로 변하며 열은 방출되거나 흡수되지 않습니다.

F.p.는 자연계에 널리 퍼져 있는 현상이다. 첫 번째 종류의 물리학에는 증발 및 응축, 용융 및 응고, 고체상으로의 승화 및 응축, 고체의 특정 구조적 전이 등이 포함됩니다. 교육 마르텐사이트철-탄소 합금에서. 안에 반강자성체자기 부격자의 자화 축 중 하나를 사용하면 축을 따라 향하는 외부 자기장에서 유형 I 위상 변이가 발생합니다. 특정 필드 값에서 자기 부격자의 모멘트는 필드 방향에 수직으로 회전합니다(부격자가 "전복"됨). 순수 초전도체에서는 자기장이 초전도 상태에서 정상 상태로 1종 상변화를 일으킵니다. .

~에 절대 영도온도와 고정된 부피에서 에너지 값이 가장 낮은 상은 열역학적으로 평형 상태입니다. 이 경우 첫 번째 종류의 물리학은 서로 다른 두 단계의 에너지를 비교하는 압력 및 외부 장 값에서 발생합니다. 본체의 볼륨을 고정하지 않으면 V,그리고 압력 아르 자형,그러면 열역학적 상태가 됩니다. 평형에서 최소값은 깁스 에너지 Ф(또는 G)이고, 위상 평형의 전이점에는 동일한 값의 Ф를 갖는 위상이 있습니다. .

낮은 압력에서 많은 물질이 느슨하게 채워진 구조로 결정화됩니다. 예를 들어, 결정질 수소서로 상대적으로 먼 거리에 위치한 분자로 구성됩니다. 구조 석묵탄소 원자가 넓게 간격을 두고 배열된 일련의 층입니다. 충분히 높은 압력에서 이러한 느슨한 구조는 큰 깁스 에너지 값에 해당합니다. 이러한 조건에서 평형 밀집 위상은 더 작은 Ф 값에 해당합니다. 따라서 고압에서 흑연은 다이아몬드,그리고 분자 결정. 수소는 원자(금속)가 되어야 합니다. 양자액체 3 He와 4 He는 정상 압력에서 최저 온도(T ~ 0.001 K)까지 액체 상태로 유지됩니다. 그 이유는 입자의 약한 상호 작용과 절대값에 가까운 템포팍스에서의 진동 진폭이 크기 때문입니다. 제로 (소위 제로 진동 ). 그러나 압력 증가 (최대 20 ATM T = 0 K에서) 액체 헬륨이 응고됩니다. 0이 아닌 온도와 주어진 압력 및 온도에서 최소 Gibbs 에너지를 갖는 위상은 여전히 ​​평형 상태에 있습니다(압력 작업과 시스템에 전달되는 열량을 뺀 최소 에너지).

제1종 물리학은 제1종 물리학 곡선 근처에 준안정 평형 영역이 존재한다는 특징이 있습니다(예를 들어, 액체는 끓는점 이상의 온도로 가열되거나 어는점 이하로 과냉각될 수 있습니다). 준안정 상태Ф 값이 더 낮은(열역학적으로 더 유리한) 새로운 상의 형성이 이 상의 핵의 출현으로 시작되기 때문에 꽤 오랫동안 존재했습니다. 핵이 형성되는 동안 Ф 값의 이득은 핵의 부피에 비례하고 손실은 표면적(값 표면 에너지).발생하는 작은 배아가 증가합니다. 에프,그러므로 압도적인 확률로 그것들은 줄어들고 사라질 것입니다. 그러나 특정 임계 크기에 도달한 핵은 성장하고 전체 물질은 새로운 단계로 들어갑니다. 배아의 형성은 매우 중요합니다. 크기는 거의 발생하지 않는 프로세스이며 매우 드물게 발생합니다. 핵 생성 가능성이 중요합니다. 물질에 육안으로 볼 수 있는 이물질이 포함되어 있으면 크기가 증가합니다. 크기(예: 액체의 먼지 입자). 가까이 임계점평형상의 차이와 표면에너지 감소로 인해 크기가 크고 기괴한 모양의 핵이 쉽게 형성되어 물질의 성질에 영향을 미침 .

단계 II 유형의 예는 상자성-강자성 전이 동안 자석의 자기 모멘트의 출현(각 경우에 결정된 온도 미만), 상자성-강자성 전이 동안 반강자성 순서입니다. 반강자성체,금속 및 합금의 초전도성 출현, 4 He 및 3 He의 초유체 출현, 합금의 순서, 상전이 전이 중 물질의 자발적 분극 출현 강유전체등.

L.D. 랜도(1937)은 두 번째 종류의 모든 단계에 대한 일반적인 해석을 대칭점 변화로 제안했습니다. 즉, 전이점 위에서 시스템은 전이점 아래보다 더 높은 대칭성을 갖습니다. 예를 들어, 자석의 전이점 위에서는 기본 자기 모멘트의 방향이 (회전)입자가 혼란스럽게 분포되어 있습니다. 따라서 모든 스핀의 동시 회전은 물리학을 변경하지 않습니다. 시스템의 속성. 전환점 아래에서는 등이 선호되는 방향을 갖습니다. 동시 회전은 시스템의 자기 모멘트의 방향을 변경합니다. 또 다른 예: 2성분 합금에서 원자는 다음과 같습니다. A와 B단순 입방체의 노드에 위치 결정 격자,무질서한 상태는 격자 위치에 A와 B 원자가 혼란스럽게 분포되어 있어 격자가 한 주기만큼 이동해도 그 특성이 변하지 않는 것이 특징입니다. 전이점 아래에서는 합금 원자가 순서대로 배열됩니다. ...ABAV...이러한 격자를 주기만큼 이동하면 모든 A 원자가 B로 대체되거나 그 반대의 경우도 발생합니다. 원자 배열의 질서가 확립되면 격자의 대칭성이 감소합니다.

대칭 자체가 나타났다가 갑자기 사라집니다. 그러나 비대칭성을 특징짓는 수량(차수 매개변수)은 지속적으로 변경될 수 있습니다. 두 번째 종류의 위상의 경우 차수 매개변수는 전환점 위와 전환점 자체에서 0과 같습니다. 예를 들어, 강자성체의 자기 모멘트도 비슷한 방식으로 동작합니다. 강유전성 분극, 액체 4 He의 초유체 성분 밀도, 원자 검출 확률 ㅏ해당 결정 노드에서. 2성분 합금 격자 등

두 번째 종류의 물리학은 밀도, 농도, 전이열의 급격한 상승이 없는 것이 특징입니다. 그러나 비판적에서도 똑같은 그림이 관찰됩니다. 제1종 위상함수의 곡선 위의 점 . 유사성은 매우 깊은 것으로 밝혀졌습니다. 거의 중요함 즉, 물질의 상태는 질서 매개변수의 역할을 하는 양으로 특징지어질 수 있습니다. 예를 들어, 중요한 경우 액체-증기 평형 곡선의 점은 평균값과 밀도의 편차입니다. 위험한 상황에서 운전할 때 등심고온 측면에서 가스는 균질하며 이 값은 0입니다. 아래에 임계온도물질은 두 단계로 층화되며, 각 단계에서 임계 밀도와 밀도의 편차는 0이 아닙니다. 두 번째 종류의 위상은 위상점 근처에서 서로 거의 다르지 않기 때문에 한 위상의 큰 핵이 다른 위상에서 형성될 수 있습니다. (변동),거의 크리티컬과 똑같습니다. 포인트들. 이것과 관련하여 많은 비판이 있습니다. 두 번째 종류의 단계 II 현상: 강자성체의 자화율 및 강유전체의 유전 상수의 무한한 증가(유사한 것은 액체-증기 임계점 근처의 압축률 증가), 열용량의 무한한 증가, 변칙적인 산란 전자기파 [액체와 증기의 빛 , 고체의 X선], 강자성체의 중성자. 동적 현상도 크게 변하는데, 이는 결과적인 변동이 매우 느리게 흡수되는 것과 관련이 있습니다. 예를 들어, 거의 임계에 가깝습니다. 액체-증기점은 레일리선을 좁힌다 빛 산란,닫다 퀴리 포인트강자성체 및 닐 포인트반강자성체 스핀 확산 속도가 느려짐 기타 수요일. 변동 크기(상관 반경) 아르 자형두 번째 종류의 단계 II 지점에 접근함에 따라 증가하고 이 지점에서 무한히 커집니다.

제2종 물리적 현상과 비판적 현상 이론의 현대적 성취는 유사성 가설에 기초하고 있습니다. 받아들인다면 가정하겠습니다. 아르 자형길이 측정 단위당 및 평균. 모서리가 있는 셀의 순서 매개변수 값 아르 자형-차수 매개변수의 측정 단위당 전체 변동 패턴은 전이점에 대한 근접성이나 특정 물질에 의존하지 않습니다. 모든 것은 열역학적입니다. 수량은 거듭제곱 함수입니다. 아르 자형.지수를 임계 차원(지수)이라고 합니다. 이는 특정 물질에 의존하지 않으며 순서 매개변수의 특성에 의해서만 결정됩니다. 예를 들어, 차수 매개변수가 자화 벡터인 등방성 재료의 퀴리점 치수는 임계점 치수와 다릅니다. 점 액체 - 증기 또는 단축 자석의 퀴리점. 여기서 차수 매개변수는 스칼라 수량입니다.

전환점 근처 상태 방정식법의 특징적인 모습을 가지고 있다 해당 주.예를 들어, 거의 임계에 가깝습니다. 점 액체-증기 비율 (p - p k) / (pl - p g)는 (p - p k) / (p l - r g)*에만 의존합니다. KT(여기서 p - 밀도, p k - 임계 밀도, pl - 액체 밀도, p g - 가스 밀도, R-압력, pk - 임계 압력, KT -등온의 압축성),또한 적절한 규모 선택에 따른 의존성 유형은 모든 액체에 대해 동일합니다. .

이론 과학 분야에서 큰 진전이 이루어졌습니다. 크리티컬 계산 치수와 상태 방정식은 실험 데이터와 잘 일치합니다.

두 번째 종류의 물리학 이론의 추가 개발은 양자 장 이론 방법, 특히 재정규화 그룹 방법의 사용과 관련됩니다. 이 방법을 사용하면 원칙적으로 필요한 정확도로 중요한 지수를 찾을 수 있습니다.

물리학을 두 가지 유형으로 나누는 것은 다소 임의적입니다. 열용량 및 기타 양의 작은 점프와 고도로 발달된 변동을 갖는 작은 전이열을 갖는 첫 번째 종류의 물리학이 있기 때문입니다. 물리적 현상은 제한적으로 임의의 많은 수의 입자를 갖는 시스템에서만 엄격하게 정의된 온도 및 기타 양의 값에서 발생하는 집단 현상입니다.

문헌: Landau L. D., Lifshits E. M., Statistical Physics, 2nd ed., M., 1964(이론 물리학, vol. 5); Landau L. D., Akhiezer A. I., Lifshits E. M., 일반 물리학 과정. 역학 및 분자 물리학, 2판, M., 1969; Brayt R., 상전이, trans. 영어, M., 1967에서;Fisher M., 중요한 상태의 본질, trans. 영어, M., 1968에서; Stanley G., 상전이 및 중요한 현상, trans. 영어, M., 1973에서; Anisimov M.A., 액체의 중요한 현상 연구, "물리 과학의 발전", 1974, v. 114, v. 2; Patashinsky A. Z., Pokrovsky V. L., 위상 전이의 변동 이론, M., 1975; 양자장 이론 및 상전이 물리학, trans. 영어, M., 1975(기초물리학 뉴스, 6호); Wilson K., Kogut J., 재정규화 그룹 및 s-확장, trans. 영어, M., 1975(기초 물리학 뉴스, v. 5)에서.

안에. L. 포크로프스키.

TSB 재료를 기반으로 합니다.

벨로우소바 율리아, 코반 아나스타샤

이 작품은 물질의 상전이를 설명합니다. 상평형. 용융, 결정화, 증발, 응축.

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물리학 연구: 물질의 상전이

계획: 대상 영역 및 작업 대상 연구의 관련성 연구 목적 및 목적 단계 전환에 대한 초기 정보 숙지 단계 전환 유형 단계 평형 단계 전환 프로세스 결론

객체 영역 물리학은 우주의 과학으로, 이를 통해 우리 주변의 모든 과정을 미묘하게 고려하고 이해할 수 있습니다. “우리가 경험할 수 있는 가장 아름다운 것은 이해할 수 없는 것입니다. 그것은 진정한 예술과 과학의 원천이 됩니다.” 알베르트 아인슈타인.

연구 목적 이 분야의 연구 목적으로 물질의 상전이 과정을 고려하겠습니다.

주제의 관련성 이 주제는 흥미롭고 관련성이 높습니다. 최근 몇 년 동안 다양한 과학 및 기술 분야에서 상전이의 광범위한 사용이 잘 알려져 있기 때문입니다. 상전이는 물리적 효과의 가장 실용적인 응용으로 분류될 수 있으며, 이는 상전이가 다음과 같은 사실로 설명됩니다: 종종 특허 및 실제 솔루션에 사용됩니다.

작업 목적: 다양한 유형의 상평형과 물질이 한 단계에서 다른 단계로 전환되는 과정의 물리적 특징에 대한 현대 과학의 기본 개념을 숙지합니다.

목적: 상전이 개념 고찰, 상전이 유형 및 주요 특성 규명, 상평형 고찰, 다양한 상전이 과정 확립

상전이의 개념 상전이, 상변태는 넓은 의미에서 외부 조건(온도, 압력, 자기장 및 전기장 등)이 변할 때 물질이 한 상에서 다른 상으로 전이하는 것을 말합니다. 좁은 의미에서는 외부 매개변수의 연속적인 변화에 따른 물리적 특성의 급격한 변화입니다.

상전이의 유형 상전이는 유형 I과 유형 II로 구분됩니다. 물질의 집합 상태의 변화는 다음과 같은 경우 1차 상전이라고 합니다. 1) 전체 전이 동안 온도가 일정합니다. 2) 시스템의 볼륨이 변경됩니다. 3) 계의 엔트로피가 변한다. 2차 상전이는 압력 및 온도에 대한 열역학적 전위의 1차 도함수가 연속적으로 변하는 반면, 2차 도함수는 점프를 경험하는 상전이입니다. 특히 2차 상전이 동안 물질의 에너지와 부피는 변하지 않지만 열용량, 압축성, 다양한 민감성 등은 변합니다.

액체 및 기체상의 1차 및 2차 경계를 묘사하는 위상 다이어그램 전환

상평형 상평형의 조건은 열역학 정리로부터 구할 수 있습니다. 시스템이 평형 상태에 있을 때 모든 단계의 온도와 압력은 동일합니다. 일정하게 유지되면 시스템의 열역학적 잠재력은 감소할 수 있습니다. 평형 상태에서는 최소값을 취합니다. m 1 은 첫 번째 상의 질량이고 m 2 는 두 번째 상의 질량이라고 가정합니다.  1 및  2는 이러한 단계에서 물질의 특정 열역학적 잠재력입니다. 전체 시스템의 열역학적 잠재력은 Ф = m 1  1 + m 2  2로 표시됩니다.  1   2이면 위상 1이 위상 2로 변환되면 Ф가 감소합니다. 이 변환이 발생합니다. 전체 단계 1이 보다 안정적인 단계 2로 전환될 때까지. 그러면 시스템은 단상이 되고 열역학적 전위는 최소값 m  2에 도달합니다. 반대로,  1   2이면 위상 2는 결국 위상 1로 바뀔 것입니다. 조건  1 (P, T) =  2 (P, T) (1) 위상은 다음과 평형을 이룰 것입니다. 서로. 따라서 상평형의 조건은 특정 열역학적 전위가 동일하다는 것입니다.

이산화탄소 상평형 다이어그램:

조건 (1)의 의미는 모든 상 변환 중에 특정 열역학적 전위 값이 변하지 않는다는 것입니다. 따라서 물질 상태의 모든 변화에 따라 특정 열역학적 전위는 항상 지속적으로 변합니다.

상전이 과정 고려 사항: 증발 및 응축 용융 및 결정화 액체의 비등 및 과열

증발 및 응축 액체가 기체 상태로 전이되는 것을 증발이라고 하고, 고체가 기체 상태로 전이하는 것을 승화라고 합니다. 물질이 증발하기 전의 온도와 동일한 온도인 증기로 변환하기 위해 물질의 단위 질량에 부여되어야 하는 열을 증발 비열이라고 합니다. 응축 중에는 증발 중에 손실된 열이 다시 반환됩니다. 즉, 응축 중에 형성된 액체가 가열됩니다. 액체와 평형을 이루는 증기를 포화라고 합니다. 평형이 일어나는 압력을 포화 증기압이라고 합니다.

일부 액체의 증발 다이어그램에 있는 일부 액체의 증발

용융 및 결정화 결정체를 액체 상태로 전환하는 것은 각 물질에 특정한 온도에서 발생하며 융해열이라고 하는 일정량의 열을 소비해야 합니다. 녹는 온도는 압력에 따라 달라집니다. 따라서 결정 상태에서 액체 상태로의 전이는 압력과 온도 값을 특징으로 하는 매우 특정한 조건에서 발생합니다. 이러한 값의 집합은 일반적으로 용융 곡선이라고 불리는 (p, T) 다이어그램의 곡선에 해당합니다.

용융 과정의 반대인 결정화 과정은 다음과 같이 진행됩니다. 액체가 주어진 압력에서 고체상과 액체상이 평형을 이룰 수 있는 온도(즉, 용융이 발생한 온도와 동일한 온도)까지 냉각되면 소위 핵 또는 결정화 주변에서 결정의 동시 성장이 시작됩니다. 센터. 점점 더 커지면서 개별 결정은 결국 서로 가까워져 다결정 고체를 형성합니다. 결정화 과정에는 용융 중에 흡수되는 것과 동일한 양의 열이 방출됩니다.

녹는

다이어그램: 용융-결정화

액체의 끓음 및 과열 용기 안의 액체가 액체의 자유 표면으로부터 일정한 외부 압력으로 가열되는 경우. 이러한 증기 형성 과정을 증발이라고 합니다. 끓는점이라고 불리는 특정 온도에 도달하면 증기 형성이 자유 표면뿐만 아니라 증기 기포가 성장하여 표면으로 올라와 액체 자체를 운반하기 시작합니다. 기화 과정이 격렬해집니다. 이 현상을 끓음이라고 합니다. 예를 들어 벽이 매끄러운 석영 플라스크에서 과열된 물을 얻을 수 있습니다. 먼저 황산, 질산 또는 기타 산으로 플라스크를 완전히 헹군 다음 증류수로 헹굽니다. 증류수를 세척된 플라스크에 붓고, 오랫동안 끓여서 용해된 공기를 제거합니다. 그 후, 플라스크의 물은 가스 버너에서 끓는점보다 훨씬 높은 온도로 가열될 수 있지만 끓지는 않지만 자유 표면에서만 집중적으로 증발합니다. 가끔 플라스크 바닥에 증기 기포가 형성되는데, 이는 빠르게 성장하여 바닥에서 분리되어 액체 표면으로 올라가고, 상승함에 따라 크기가 크게 증가합니다. 그러면 물은 오랫동안 잔잔하게 유지됩니다. 예를 들어, 차 한 꼬집을 던져 기체 세균이 그러한 물에 유입되면 격렬하게 끓고 온도가 빠르게 끓는점까지 떨어집니다. 이 효과적인 경험은 폭발적입니다.

핵 비등시 물의 끓는점 온도

결론 이 연구를 통해 물질의 한 상태가 다른 상태로 바뀔 때 발생하는 과정, 각 상과 상태가 어떤 특성을 가지고 있는지에 대해 더 많이 배울 수 있었습니다. 우리 주변의 과정을 보면 기본 이론만 알면 어떻게 이런 일이 일어나는지 쉽게 알 수 있습니다. 그러므로 물리학은 미래에 우리에게 도움이 될 자연과학의 법칙을 대부분 알 수 있도록 도와줍니다.

개념 단계 열역학에서는 응집 상태보다 더 넓은 의미로 간주됩니다. 에 따르면 단계 열역학에서 우리는 동일한 물질의 다른 가능한 평형 상태와 물리적 특성이 다른 물질의 열역학적 평형 상태를 이해합니다.. 때때로 물질의 비평형 준안정 상태를 상이라고도 부르지만 준안정 상태입니다. 물질의 위상은 구조 입자의 이동 특성과 질서 있는 구조의 유무에 따라 다를 수 있습니다. 서로 다른 결정상은 결정 구조의 유형, 전기 전도도, 전기 및 자기 특성 등이 서로 다를 수 있습니다. 액상은 구성 요소의 농도, 초전도성의 유무 등이 서로 다릅니다.

물질이 한 상에서 다른 상으로 전이되는 것을 '전이'라고 합니다. 상전이 . 상전이에는 기화 및 용융, 응축 및 결정화 등의 현상이 포함됩니다. 2상 시스템에서 상은 동일한 온도에서 평형 상태에 있습니다. 부피가 커지면 액체의 일부가 증기로 변하지만, 온도를 일정하게 유지하려면 외부에서 일정량의 열을 전달해야 합니다. 따라서 액상에서 기체 시스템으로 전이하려면 시스템의 온도를 변경하지 않고 열을 전달해야 합니다. 이 열은 물질의 상상태를 변화시키기 위해 이동하는데 이를 열이라고 한다. 상변태열 또는 전이잠열 . 온도가 증가함에 따라 물질의 고정 질량의 전이 잠열은 감소하고 임계 온도에서는 0과 같습니다. 상전이를 특성화하기 위해 상전이의 비열이 사용됩니다. 상전이의 비열 물질의 단위질량당 잠열량이다.

전이잠열의 흡수 또는 방출을 통한 상전이를 호출합니다. 1차 상전이 . 이 경우 내부 에너지와 밀도가 급격히 변합니다. 더 질서 있는 상태에서 덜 질서 있는 상태로 이동할 때 엔트로피는 증가합니다. 표는 1차 상전이와 그 주요 특징을 보여줍니다.

테이블. 첫 번째 rad의 상전이와 주요 특성 .

와 함께 2상 시스템이 평형 상태에 있는 압력과 1차 상 전이 중 온도 사이에는 연관성이 있습니다. 이 연결이 설명되어 있습니다. . 닫힌 시스템에 대한 이 방정식의 유도를 고려해 봅시다. 시스템의 입자 수가 일정하면 열역학 제1법칙에 따라 내부 에너지의 변화는 다음 식으로 결정됩니다. T 1 = T 2 및 P 1 = P 2이면 위상 간의 평형이 발생합니다. 등온선은 온도 T와 dT에서 2상 시스템의 상태에 해당하는 극소 가역적 카르노 사이클(그림 6.8)을 고려해 보겠습니다. 상태 매개변수는 무한히 적게 변하기 때문에 그림 6.8의 등온선과 단열은 직선으로 표시됩니다. 이러한 사이클의 압력은 dP만큼 변합니다. 사이클 당 시스템 작동은 다음 공식에 의해 결정됩니다.
. 물질의 질량이 1인 시스템에 대해 사이클이 구현된다고 가정해 보겠습니다. 이러한 기본 카르노 사이클의 효율성은 다음 공식에 의해 결정될 수 있습니다.
또는
, 어디 엘 피- 비열의 기화열. 이러한 등식의 우변을 동일시하고 압력과 부피를 통한 일의 표현으로 대체하면 다음을 얻습니다.
. 압력 변화와 온도 변화를 연관시키고 다음을 얻습니다.

(6.23)

식 (6.23)이 호출됩니다. Clapeyron-Clausius 방정식 . 이 방정식을 분석하면 온도가 증가함에 따라 압력이 증가한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 이는 다음과 같은 사실에서 비롯됩니다.
, 따라서
.

Clapeyron-Clausius 방정식은 액체-증기 전이에만 적용 가능한 것이 아닙니다. 이는 모든 1차 전이에 적용됩니다. 일반적으로 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

(6.24)

Clapeyron-Clausius 방정식을 사용하여 시스템의 상태 다이어그램을 P, T 좌표로 표시할 수 있습니다(그림 6.9). 이 다이어그램에서 곡선 1은 승화 곡선입니다. 이는 고체와 증기라는 두 상의 평형 상태에 해당합니다. 이 곡선의 왼쪽에 있는 점은 단상 고체 상태의 특징을 나타냅니다. 오른쪽 점은 증기 상태를 나타냅니다. 곡선 2 - 용융 곡선. 이는 고체와 액체의 두 단계의 평형 상태에 해당합니다. 이 곡선의 왼쪽에 있는 점은 단상 고체 상태의 특징을 나타냅니다. 곡선 3까지 오른쪽에 있는 점은 액체 상태를 나타냅니다. 곡선 3 – 기화 곡선. 이는 액체와 증기의 두 단계의 평형 상태에 해당합니다. 이 곡선의 왼쪽에 있는 점은 단상 액체 상태를 나타냅니다. 오른쪽 점은 증기 상태를 나타냅니다. 곡선 3은 곡선 1, 2와 달리 양쪽에 제한이 있습니다. 한쪽 - 삼중 점 Tr, 반면에 - 임계점 K (그림 6.9). 삼중점 고체, 액체, 증기의 세 가지 상이 동시에 평형 상태를 설명합니다.