การเปลี่ยนเฟสของสสาร ระบบจริงและการเปลี่ยนเฟส ความดันตารางระหว่างการเปลี่ยนเฟสของสารต่างๆ

2. การเปลี่ยนเฟสของลำดับที่หนึ่งและที่สอง………………..4

3. ก๊าซในอุดมคติ……………………………………………………….7

4. ก๊าซจริง………………………………………………………...8

5. ทฤษฎีโมเลกุล - จลนศาสตร์ของปรากฏการณ์วิกฤต.......9

6. ของเหลวยิ่งยวด…………………………………………..11

7. ตัวนำยิ่งยวด…………………………………..13

7.1 การค้นพบความเป็นตัวนำยิ่งยวด……….…...13

7.2 ปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับโฟนอน……..14

7.3 ตัวนำยิ่งยวดชนิดที่หนึ่งและที่สอง……...16

7.4 สูตรการทำตัวนำยิ่งยวด…….17

7.5 ข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัย……………….18

7.6 เอฟเฟกต์ไมส์เนอร์…………………………………………20

8. บทสรุป……………….……………….22

9. ข้อมูลอ้างอิง………………………………………….25

1. บทนำ.

เฟสเรียกว่าส่วนต่าง ๆ ที่เป็นเนื้อเดียวกันของระบบกายภาพและเคมี สารจะเป็นเนื้อเดียวกันเมื่อพารามิเตอร์ทั้งหมดของสถานะของสารเท่ากันในทุกปริมาตร ซึ่งมีมิติที่ใหญ่เมื่อเทียบกับสถานะระหว่างอะตอม ส่วนผสมของก๊าซต่างๆ จะก่อตัวเป็นเฟสเดียวเสมอหากมีความเข้มข้นเท่ากันตลอดปริมาตรทั้งหมด

สารชนิดเดียวกันสามารถอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มหนึ่งในสามสถานะได้ - ของเหลว ของแข็ง หรือก๊าซ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขภายนอก อาจเป็นในเฟสเดียวหรือหลายเฟสในคราวเดียว ในธรรมชาติรอบตัวเรา เรามักจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนสถานะของน้ำเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น: การระเหย การควบแน่น มีสภาวะความดันและอุณหภูมิที่สารอยู่ในสมดุลในระยะต่างๆ ตัวอย่างเช่น เมื่อก๊าซกลายเป็นของเหลวในสถานะสมดุลของเฟส ปริมาตรสามารถเป็นอะไรก็ได้ และอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านจะสัมพันธ์กับความดันไออิ่มตัว อุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนผ่านจากเฟสหนึ่งไปอีกเฟสหนึ่งเรียกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่าน ขึ้นอยู่กับความดัน แม้ว่าจะแตกต่างกันไป: จุดหลอมเหลวจะอ่อนลง อุณหภูมิของการกลายเป็นไอและการระเหิดจะแข็งแกร่งขึ้น ที่ความดันปกติและคงที่ การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง และจุดหลอมเหลว จุดเดือด และการระเหิด (หรือการระเหิด) จะเกิดขึ้นที่นี่ การระเหิดคือการเปลี่ยนผ่านของสารจากของแข็งไปเป็นสถานะก๊าซ และสามารถสังเกตได้ เช่น ในเปลือกหางของดาวหาง เมื่อดาวหางอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ มวลเกือบทั้งหมดจะกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสของมัน ซึ่งมีความยาวประมาณ 10-12 กิโลเมตร นิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเปลือกก๊าซขนาดเล็กเรียกว่าหัวดาวหาง เมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ แกนกลางและเปลือกของดาวหางจะเริ่มร้อนขึ้น ความน่าจะเป็นของการระเหิดจะเพิ่มขึ้น และการลดระเหิดจะลดลง ก๊าซที่หนีออกมาจากนิวเคลียสของดาวหางจะพาไปตามอนุภาคของแข็ง หัวของดาวหางจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นและกลายเป็นก๊าซและฝุ่นในองค์ประกอบ

2. การเปลี่ยนเฟสของลำดับที่หนึ่งและที่สอง

การเปลี่ยนเฟสมีหลายประเภท การเปลี่ยนแปลงในสถานะรวมของสารเรียกว่าการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่ง หาก:

1) อุณหภูมิจะคงที่ตลอดช่วงการเปลี่ยนภาพ

2) ระดับเสียงของระบบเปลี่ยนแปลง

3) เอนโทรปีของระบบเปลี่ยนแปลง

เพื่อให้การเปลี่ยนเฟสเกิดขึ้น จำเป็นต้องให้ความร้อนจำนวนหนึ่งแก่มวลของสสารที่กำหนด ซึ่งสอดคล้องกับความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลง ในความเป็นจริงในระหว่างการเปลี่ยนเฟสควบแน่นเป็นเฟสที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าจำเป็นต้องให้พลังงานจำนวนหนึ่งในรูปของความร้อนซึ่งจะใช้ในการทำลายโครงผลึก (ระหว่างการหลอม) หรือเพื่อกำจัดออก โมเลกุลของเหลวออกจากกัน (ระหว่างการกลายเป็นไอ) ในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ความร้อนแฝงจะไปเปลี่ยนแรงยึดเกาะ ความเข้มของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนจะไม่เปลี่ยนแปลง และผลที่ตามมาคืออุณหภูมิจะคงที่ ด้วยการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ระดับของความผิดปกติและเอนโทรปีจึงเพิ่มขึ้น หากกระบวนการไปในทิศทางตรงกันข้าม ความร้อนแฝงจะถูกปล่อยออกมา การเปลี่ยนเฟสของลำดับแรกประกอบด้วย: การเปลี่ยนของแข็งให้เป็นของเหลว (การหลอม) และกระบวนการย้อนกลับ (การตกผลึก) ของเหลวให้เป็นไอ (การระเหย การเดือด) การดัดแปลงคริสตัลหนึ่งไปเป็นอีกคริสตัลหนึ่ง (การแปลงแบบโพลีมอร์ฟิก) การเปลี่ยนเฟสของประเภทที่สองประกอบด้วย: การเปลี่ยนตัวนำปกติไปเป็นสถานะตัวนำยิ่งยวด, ฮีเลียม-1 ไปเป็นฮีเลียมซุปเปอร์ฟลูอิด-2, เฟอร์โรแม่เหล็กไปเป็นสถานะพาราแมกเนติก โลหะ เช่น เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และแกโดลิเนียม มีความโดดเด่นในด้านความสามารถในการเป็นแม่เหล็กสูงและคงสภาพความเป็นแม่เหล็กได้เป็นเวลานาน พวกมันถูกเรียกว่าเฟอร์ริกแม่เหล็ก โลหะส่วนใหญ่ (โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทและส่วนสำคัญของโลหะทรานซิชัน) จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนและไม่คงสถานะนี้ไว้นอกสนามแม่เหล็ก - พวกมันเป็นแบบพาราแมกเนติก การเปลี่ยนเฟสของชนิดที่สอง สาม และอื่นๆ สัมพันธ์กับลำดับของอนุพันธ์ของศักย์ทางอุณหพลศาสตร์ ∂ph ที่ได้รับการวัดอย่างจำกัดที่จุดเปลี่ยน การจำแนกประเภทของการแปลงเฟสนี้เกี่ยวข้องกับงานของนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี พอล เออร์เนสต์ (1880-1933) ดังนั้น ในกรณีของการเปลี่ยนเฟสของลำดับที่สอง ประสบการณ์ของอนุพันธ์อันดับสองจะกระโดดไปที่จุดเปลี่ยน: ความจุความร้อนที่ความดันคงที่ Cp=-T(∂ph 2 /∂T 2), ความสามารถในการอัด β=-(1 /V 0)(∂ 2 f/ ∂p 2), สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน α=(1/V 0)(∂ 2 f/∂Tp) ในขณะที่อนุพันธ์ตัวแรกยังคงต่อเนื่อง ซึ่งหมายความว่าไม่มีการปล่อย (การดูดซึม) ความร้อนและไม่มีการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรเฉพาะ (φ - ศักย์ทางอุณหพลศาสตร์)

สถานะของสมดุลเฟสนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างอุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสและความดัน ในเชิงตัวเลข การพึ่งพาการเปลี่ยนเฟสนี้กำหนดโดยสมการของแคลเปรอง-คลอเซียส: Dp/DT=q/TDV การวิจัยที่อุณหภูมิต่ำถือเป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่สำคัญมาก ความจริงก็คือด้วยวิธีนี้ คุณสามารถกำจัดสิ่งรบกวนที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวาย และศึกษาปรากฏการณ์ในรูปแบบ "บริสุทธิ์" ได้ สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งเมื่อศึกษากฎควอนตัม โดยปกติเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวาย ปริมาณทางกายภาพจึงถูกเฉลี่ยตามค่าที่แตกต่างกันจำนวนมาก และการกระโดดควอนตัมจึง "เปื้อน"

อุณหภูมิต่ำ (อุณหภูมิเยือกแข็ง) ในฟิสิกส์และเทคโนโลยีไครโอเจนิก ช่วงอุณหภูมิต่ำกว่า 120°K (0°c=273°K); งานของ Carnot (ทำงานเกี่ยวกับเครื่องยนต์ความร้อน) และ Clausius ได้วางรากฐานสำหรับการศึกษาคุณสมบัติของก๊าซและไอระเหยหรืออุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค ในปี ค.ศ. 1850 ซานตาคลอสสังเกตว่าไอน้ำอิ่มตัวจะควบแน่นเป็นบางส่วนเมื่อขยายตัว และเมื่อถูกบีบอัดจะเกิดความร้อนยวดยิ่ง เรณูได้มีส่วนสนับสนุนเป็นพิเศษในการพัฒนาระเบียบวินัยทางวิทยาศาสตร์นี้ ปริมาตรภายในของโมเลกุลก๊าซที่อุณหภูมิห้องมีค่าประมาณหนึ่งในพันของปริมาตรที่ก๊าซครอบครอง นอกจากนี้ โมเลกุลยังถูกดึงดูดเข้าหากันในระยะห่างที่มากกว่าที่โมเลกุลจะเริ่มต้นการผลักกัน

เท่ากับค่าเฉพาะของเอนโทรปีโดยมีเครื่องหมายตรงข้ามและปริมาตร: (4.30) หาก ณ จุดที่เป็นที่น่าพอใจของเฟสสมดุล: อนุพันธ์แรกของศักยภาพทางเคมีสำหรับเฟสต่าง ๆ จะประสบกับความไม่ต่อเนื่อง: , (4.31) พวกเขากล่าวว่า ว่าระบบอุณหพลศาสตร์กำลังประสบกับการเปลี่ยนเฟสแบบแรก การเปลี่ยนเฟสของลำดับแรกมีลักษณะเฉพาะคือการมีความร้อนแฝงของการเปลี่ยนเฟส ...

ป้องกันการยกเกิน การป้องกันเป็นศูนย์และสูงสุด - จัดให้มีการหยุดเรือที่จุดกึ่งกลางท้ายเรือ สัญญาณไฟเกี่ยวกับโหมดการทำงานของชุดยกในอาคารของเครื่องยกที่ผู้ควบคุมอุปกรณ์โหลดที่ผู้จ่าย ไดรฟ์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบปรับได้สมัยใหม่สำหรับการติดตั้งระบบยกอัตโนมัติใช้มอเตอร์กระแสตรง...

44.5 ซม., c = 12 ซม., a = 20 ซม., l = 8 ซม. แรงกระทำของระบบแม่เหล็กประเมินโดยค่าเท่ากับผลคูณของโมดูลัสสนาม H และการไล่ระดับสี พบว่าการกระจายตัวของโมดูลัสสนาม H ของระบบแม่เหล็กที่เรากำลังพิจารณานั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการพึ่งพาเชิงมุมที่เด่นชัด ดังนั้น การคำนวณโมดูลัสสนาม H จึงดำเนินการเป็นขั้นละ 1° สำหรับจุดที่อยู่บนส่วนโค้งที่แตกต่างกันสองส่วนตลอด...

ระบบประกอบด้วยการรับ "ภาพเหมือนของเฟส" (Wolkenstein, 1978) ทำให้สามารถระบุสถานะคงที่ของระบบและลักษณะของพลวัตของระบบเมื่อเบี่ยงเบนไปจากสถานะเหล่านั้น วิธีการถ่ายภาพบุคคลแบบเฟสถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีเพื่อวิเคราะห์และทำนายพฤติกรรมของระบบทางกายภาพที่มีความซับซ้อนต่างกันไป และในนิเวศวิทยาทางคณิตศาสตร์เพื่อวิเคราะห์พลวัตของประชากร (Volkenshtein, 1978; Svirezhev...

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

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_1.jpg" alt=">ประเภทหลักของการเปลี่ยนเฟส (การจำแนกทางกายภาพ)">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_2.jpg" alt=">การเปลี่ยนเฟสที่มีการเปลี่ยนแปลงในสถานะของการรวมตัวที่เดือด (การควบแน่น ) การหลอมละลาย (crystallization) การระเหิด"> 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. การเปลี่ยนเฟสแบบ Allotropic (polymorphic) การเปลี่ยนเฟสแบบ Polymorphic เกิดขึ้นเท่านั้น ในมวลรวมที่เป็นของแข็ง"> 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. การเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรอิเล็กทริก สารเป็นที่ทราบกันว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ เงื่อนไขอาจจะเป็นบางอย่าง"> 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. การเปลี่ยนเฟสแม่เหล็ก กลุ่มของสารเป็นที่ทราบกันว่ามี แรงดึงดูดที่เกิดขึ้นเองสูง"> 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. การเปลี่ยนเฟสของเฟอร์โร-เฟอร์โรแมกเนติก มีสารที่ทราบกันว่า สังเกตการสั่งซื้อที่อุณหภูมิที่กำหนด"> 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. การเปลี่ยนไปสู่สถานะตัวนำยิ่งยวด สาระสำคัญของปรากฏการณ์ของ ความเป็นตัวนำยิ่งยวดก็คือสิ่งที่เป็นไฟฟ้า"> 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=">ลำดับเหตุการณ์ของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของการเปลี่ยนผ่านสู่สถานะตัวนำยิ่งยวด โครงสร้างของ ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง HgBa2CuO4+δ">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_9.jpg" alt=">ที่อุณหภูมิ 2.19 K ฮีเลียมเหลวจะแยกออกเป็นสองเฟส - เฮ้ และ เฮ้ II"> 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=">ดังที่เห็นได้จากตัวอย่างที่พิจารณา สิ่งต่างๆ ที่แตกต่างกันมากสามารถ เกิดขึ้นในระบบเทอร์โมไดนามิกส์ FP"> 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=">การจำแนกทางอุณหพลศาสตร์ของการเปลี่ยนเฟสตาม Ehrenfest">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_12.jpg" alt=">อนุพันธ์อันดับหนึ่งของพลังงานกิ๊บส์ อนุพันธ์อันดับสองของพลังงานกิ๊บส์และ ปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกัน">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_13.jpg" alt=">การเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ระหว่างการเปลี่ยนเฟสของลำดับที่หนึ่งและที่สอง">!}

Src="https://present5.com/presentacii/20170502/Lekcija_4-5.ppt_images/Lekcija_4-5.ppt_14.jpg" alt=">ทฤษฎีอุณหพลศาสตร์ของการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่ง ให้เราพิจารณาทฤษฎีเดียว -ส่วนประกอบ (เช่น ประกอบด้วยสารเดี่ยว) ต่างกัน"> 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=">สำหรับแต่ละเฟส r ของระบบนี้ เราสามารถจดบันทึกไว้ได้ ค่าที่สอดคล้องกันของพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์"> 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=">ให้เราสมมติเพื่อความเรียบง่ายว่าในระบบที่ต่างกันเพียงองค์ประกอบเดียวของเรา อยู่ร่วมกันเพียง 2 ระยะเท่านั้น"> 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=">เราจะได้รับนิพจน์ที่ชัดเจนสำหรับการพึ่งพานี้ ให้เราดำเนินการ โดยคำนึงถึงว่าในระบบองค์ประกอบเดียว"> 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=">Based on the expression G=U+pV-TS, หลัง ความแตกต่างที่เราได้รับ: dG=dU+pdV+Vdp-TdS-SdT ลองพิจารณานิพจน์ดู"> 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=">การแปลงเฟสเกิดขึ้นที่ T,p=const และมาพร้อมกับ การเปลี่ยนแปลงระดับเสียงจาก V1 เป็น V2"> 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=">ดังนั้น ระหว่าง T และ p การเชื่อมต่อการทำงานที่สอดคล้องกับสมดุลของเฟส . ดังนั้นหาก"> 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=">รวมสองสมการสุดท้ายเข้าด้วยกันและแสดงถึง V2 -V1=ΔV ( ปริมาตรฟันกรามที่แตกต่างกันของสองเฟส)"> 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=">การเปลี่ยนผ่านระหว่างเฟสควบแน่น สำหรับการหลอมละลาย (เฟสการเปลี่ยนผ่านของผลึก - ของเหลว)"> 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=">ของเหลวทรานซิชัน - ไอ (การระเหย) หากเงื่อนไขของการเปลี่ยนเฟส (p ,T) ค่อนข้างไกลจากจุดวิกฤต"> 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=">เฟสผลึกทรานซิชัน - ไอ (การระเหิด) สมการของคลอเซียส-คาลาเปรอง มีหน้าตาเหมือนกันแต่"> 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=">บางครั้งสมการของคลอเซียส-คาลาเปรองสำหรับการเปลี่ยนจากเฟสควบแน่น ถึงเฟสก๊าซเขียนในรูปแบบอินทิกรัล:"> 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=">ดังนั้นเราจึงได้ส่วนต่าง (และสำหรับบางกรณีพิเศษ - และในปริพันธ์)"> 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=">การแปลงเฟสของชนิดที่สองเกิดขึ้นในคริสตัลในระหว่างการเรียงลำดับของ จุดบกพร่อง (เมื่อโครงสร้างเปลี่ยนแปลง"> 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=">ทฤษฎีของ Landau ถือว่าแต่ละเฟสของระบบแตกต่างจากแต่ละเฟส คุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ"> 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.!}

การเปลี่ยนเฟสการเปลี่ยนแปลงเฟสในความหมายกว้าง ๆ - การเปลี่ยนแปลงของสารจากที่หนึ่ง เฟสไปยังอีกสภาวะหนึ่งเมื่อสภาวะภายนอกเปลี่ยนแปลง - อุณหภูมิ ความดัน แม่เหล็ก และไฟฟ้า ทุ่งนา ฯลฯ ; ในความหมายที่แคบ - การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพอย่างกะทันหัน คุณสมบัติที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในพารามิเตอร์ภายนอก ความแตกต่างระหว่างการตีความสองคำของคำว่า "Ph. p." สามารถดูได้จากตัวอย่างต่อไปนี้ ในความหมายแคบ การเปลี่ยนผ่านของสารจากเฟสก๊าซไปเป็นเฟสพลาสมา (ดู พลาสมา)ไม่ใช่ F. p. เนื่องจาก ไอออนไนซ์ก๊าซเกิดขึ้นทีละน้อย แต่ในความหมายกว้างๆ ก็คือ F. p ในบทความนี้ คำว่า “F. p” มองในแง่แคบ.

ค่าอุณหภูมิ ความดัน หรือค่า ทางกายภาพอื่น ๆ ค่าที่เกิดการแบ่งขั้นตอนเรียกว่าจุดเปลี่ยน

F.p. มีสองประเภท ด้วยฟิสิกส์ประเภทแรก พารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ดังกล่าวเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ลักษณะของสาร เช่น ความหนาแน่น ความเข้มข้นของส่วนประกอบ ต่อมวลหนึ่งหน่วย จะมีการปล่อยหรือดูดซับความร้อนในปริมาณที่แน่นอนมาก เรียกว่า ความร้อนของการเปลี่ยนแปลง ด้วย F. ประเภทที่สองจะมีทางกายภาพที่แน่นอน ค่าเท่ากับศูนย์ที่ด้านหนึ่งของจุดเปลี่ยนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น (จากศูนย์) โดยมีระยะห่างจากจุดเปลี่ยนไปยังอีกด้านหนึ่ง ในกรณีนี้ความหนาแน่นและความเข้มข้นเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ความร้อนจะไม่ถูกปล่อยออกมาหรือถูกดูดซับ

F. p. เป็นปรากฏการณ์ที่แพร่หลายในธรรมชาติ ฟิสิกส์ประเภทที่ 1 ได้แก่ การระเหยและการควบแน่น การหลอมและการแข็งตัว การระเหิดและการควบแน่นเป็นสถานะของแข็ง ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนโครงสร้างบางอย่างในของแข็ง การศึกษา มาร์เทนไซต์ในโลหะผสมเหล็กคาร์บอน ใน สารต้านเฟอร์โรแมกเนติกด้วยแกนแม่เหล็กหนึ่งแกนของโครงย่อยแม่เหล็ก การเปลี่ยนเฟสประเภท I เกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กภายนอกที่พุ่งไปตามแกน ที่ค่าสนามที่แน่นอน โมเมนต์ของโครงย่อยแม่เหล็กจะหมุนตั้งฉากกับทิศทางของสนาม (โครงย่อยจะ "พลิกคว่ำ" เกิดขึ้น) ในตัวนำยิ่งยวดบริสุทธิ์ สนามแม่เหล็กทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสประเภทแรกจากสถานะตัวนำยิ่งยวดเป็นสถานะปกติ .

ที่ เป็นศูนย์สัมบูรณ์อุณหภูมิและปริมาตรคงที่ เฟสที่มีค่าพลังงานต่ำสุดคือสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ฟิสิกส์ประเภทแรกในกรณีนี้เกิดขึ้นที่ค่าความดันและสนามภายนอกซึ่งมีการเปรียบเทียบพลังงานของสองเฟสที่แตกต่างกัน หากไม่แก้ไขปริมาตรของร่างกาย วีและความกดดัน อาร์จากนั้นอยู่ในสถานะเทอร์โมไดนามิกส์ สมดุล ค่าต่ำสุดคือพลังงานกิ๊บส์ Ф (หรือ G) และที่จุดเปลี่ยนในสมดุลเฟสจะมีเฟสที่มีค่าเท่ากันคือ Ф .

สารหลายชนิดที่ความดันต่ำจะตกผลึกเป็นโครงสร้างที่อัดแน่นอย่างหลวมๆ ตัวอย่างเช่น ผลึก ไฮโดรเจนประกอบด้วยโมเลกุลซึ่งอยู่ห่างจากกันค่อนข้างมาก โครงสร้าง กราไฟท์คือชุดของชั้นอะตอมคาร์บอนที่มีระยะห่างกันมาก ที่แรงกดดันสูงเพียงพอ โครงสร้างที่หลวมดังกล่าวจะสอดคล้องกับค่าพลังงานกิ๊บส์ที่มีขนาดใหญ่ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เฟสที่อัดแน่นอย่างสมดุลจะสอดคล้องกับค่าที่น้อยกว่าของ F ดังนั้นที่ความดันสูง กราไฟท์จึงเปลี่ยนรูปเป็น เพชร,และผลึกโมเลกุล ไฮโดรเจนจะต้องกลายเป็นอะตอม (โลหะ) ของเหลวควอนตัม 3 เขาและ 4 เขายังคงเป็นของเหลวที่ความดันปกติจนถึงอุณหภูมิต่ำสุดที่ได้ (T ~ 0.001 K) เหตุผลก็คือปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของอนุภาคและแอมพลิจูดขนาดใหญ่ของการแกว่งที่จังหวะของอนุภาคใกล้กับสัมบูรณ์ ศูนย์ (เรียกว่าการแกว่งเป็นศูนย์ ). อย่างไรก็ตาม แรงกดดันเพิ่มขึ้น (มากถึง 20 ATMที่ T = 0 K) ทำให้เกิดการแข็งตัวของฮีเลียมเหลว ที่อุณหภูมิพักซ์ที่ไม่เป็นศูนย์และความดันและอุณหภูมิที่กำหนด เฟสที่มีพลังงานกิ๊บส์ต่ำสุดจะยังอยู่ในสภาวะสมดุล (พลังงานขั้นต่ำที่งานของแรงกดและปริมาณความร้อนที่ส่งไปยังระบบถูกลบออก)

ฟิสิกส์ประเภทแรกมีลักษณะพิเศษคือการมีอยู่ของบริเวณสมดุลที่แพร่กระจายได้ใกล้กับส่วนโค้งของฟิสิกส์ประเภทแรก (เช่น ของเหลวสามารถให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดหรือทำให้เย็นลงอย่างยิ่งยวดต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง) สถานะที่สามารถแพร่กระจายได้มีอยู่ค่อนข้างนานด้วยเหตุผลที่ว่าการก่อตัวของเฟสใหม่ที่มีค่าต่ำกว่า F (เป็นที่นิยมทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า) เริ่มต้นด้วยการปรากฏตัวของนิวเคลียสของเฟสนี้ การเพิ่มขึ้นของค่า Ф ในระหว่างการก่อตัวของนิวเคลียสนั้นแปรผันตามปริมาตรของมัน และการสูญเสียจะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิว (ค่า พลังงานพื้นผิว)ตัวอ่อนเล็กๆ ที่เกิดขึ้นก็จะเพิ่มมากขึ้น ฉและด้วยเหตุนี้จึงมีความเป็นไปได้อย่างท่วมท้นว่าสิ่งเหล่านี้จะลดลงและหายไป อย่างไรก็ตาม นิวเคลียสที่มีขนาดวิกฤติจะเติบโต และสารทั้งหมดจะผ่านเข้าสู่ระยะใหม่ การก่อตัวของเอ็มบริโอเป็นสิ่งสำคัญ ขนาดเป็นกระบวนการที่ไม่น่าเป็นไปได้มากและเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย ความน่าจะเป็นของการเกิดนิวเคลียสเป็นสิ่งสำคัญ ขนาดจะเพิ่มขึ้นหากสารมีสิ่งแปลกปลอมที่มองเห็นด้วยตาเปล่า ขนาด (เช่น อนุภาคฝุ่นในของเหลว) ใกล้ชิด จุดวิกฤติความแตกต่างระหว่างเฟสสมดุลและพลังงานพื้นผิวลดลง นิวเคลียสขนาดใหญ่และรูปร่างแปลกประหลาดเกิดขึ้นได้ง่ายซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติของสาร .

ตัวอย่างของประเภทเฟส II ได้แก่ ลักษณะ (ต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนดในแต่ละกรณี) ของโมเมนต์แม่เหล็กในแม่เหล็กระหว่างการเปลี่ยนผ่านพาราแมกเนติก-เฟอร์โรแมกเนติก การเรียงลำดับแอนติเฟอร์โรแมกเนติกระหว่างการเปลี่ยนผ่านพาราแมกเนติก-เฟอร์โรแมกเนติก แอนติเฟอร์โรแมกเน็ต,การเกิดขึ้นของตัวนำยิ่งยวดในโลหะและโลหะผสม, การเกิดขึ้นของของเหลวยิ่งยวดใน 4 He และ 3 He, การเรียงลำดับของโลหะผสม, การปรากฏตัวของโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองของสสารระหว่างการเปลี่ยนพาราอิเล็กทริก เฟอร์โรอิเล็กทริกฯลฯ

แอล.ดี. ลันเดา(1937) เสนอการตีความทั่วไปของทุกระยะของประเภทที่สองเป็นจุดของการเปลี่ยนแปลงสมมาตร: เหนือจุดเปลี่ยน ระบบมีความสมมาตรสูงกว่าจุดเปลี่ยนผ่าน ตัวอย่างเช่น ในแม่เหล็ก เหนือจุดเปลี่ยน ทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กเบื้องต้น (หมุน)อนุภาคมีการกระจายอย่างวุ่นวาย ดังนั้นการหมุนพร้อมกันของการหมุนทั้งหมดจึงไม่เปลี่ยนฟิสิกส์ คุณสมบัติของระบบ ด้านล่างจุดเปลี่ยน ด้านหลังมีการวางแนวที่ต้องการ การหมุนพร้อมกันจะเปลี่ยนทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กของระบบ อีกตัวอย่างหนึ่ง: ในโลหะผสมสององค์ประกอบซึ่งมีอะตอมอยู่ด้วย เอ และ บีอยู่ที่โหนดของลูกบาศก์ธรรมดา ตาข่ายคริสตัล,สถานะที่ไม่เป็นระเบียบนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการกระจายตัวของอะตอม A และ B อย่างไม่เป็นระเบียบบนไซต์ขัดแตะ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของขัดแตะในช่วงเวลาหนึ่งจะไม่เปลี่ยนคุณสมบัติของมัน ใต้จุดเปลี่ยน อะตอมของโลหะผสมจะถูกจัดเรียงตามลำดับ: ...เอบีเอวี...การเปลี่ยนแปลงของโครงตาข่ายดังกล่าวตามระยะเวลาหนึ่งนำไปสู่การแทนที่อะตอม A ทั้งหมดด้วย B หรือในทางกลับกัน อันเป็นผลมาจากการจัดระเบียบอะตอมความสมมาตรของโครงตาข่ายลดลง

ความสมมาตรนั้นปรากฏขึ้นและหายไปอย่างกะทันหัน อย่างไรก็ตาม ปริมาณที่แสดงถึงความไม่สมมาตร (พารามิเตอร์ลำดับ) สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่อง สำหรับเฟสประเภทที่สอง พารามิเตอร์ลำดับจะเท่ากับศูนย์เหนือจุดเปลี่ยนและที่จุดเปลี่ยนนั้นเอง ตัวอย่างเช่น โมเมนต์แม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติกมีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกัน โพลาไรซ์เฟอร์โรอิเล็กทริก, ความหนาแน่นของส่วนประกอบ superfluid ในของเหลว 4 He, ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอะตอม กในโหนดผลึกที่สอดคล้องกัน ตะแกรงโลหะผสมสององค์ประกอบ ฯลฯ

ฟิสิกส์ประเภทที่สองมีลักษณะเฉพาะคือไม่มีการกระโดดของความหนาแน่น ความเข้มข้น และความร้อนของการเปลี่ยนแปลง แต่มีการสังเกตภาพเดียวกันทุกประการในภาวะวิกฤต ชี้ไปที่เส้นโค้งของฟังก์ชันเฟสชนิดที่ 1 . ความคล้ายคลึงกันนั้นลึกซึ้งมาก ใกล้วิกฤติ ประเด็น สถานะของสสารสามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยปริมาณที่มีบทบาทเป็นพารามิเตอร์ลำดับ เช่น ในกรณีวิกฤติ จุดบนกราฟสมดุลไอของเหลวคือค่าเบี่ยงเบนความหนาแน่นจากค่าเฉลี่ย เมื่อขับรถในภาวะวิกฤติ ไอโซชอร์ในด้านอุณหภูมิสูง ก๊าซจะเป็นเนื้อเดียวกัน และค่านี้เป็นศูนย์ ด้านล่าง อุณหภูมิวิกฤตสารถูกแบ่งออกเป็นสองระยะ โดยแต่ละระยะค่าเบี่ยงเบนของความหนาแน่นจากค่าวิกฤตไม่เท่ากับศูนย์ เนื่องจากเฟสของชนิดที่สองมีความแตกต่างกันเล็กน้อยใกล้กับจุดเฟส การก่อตัวของนิวเคลียสขนาดใหญ่ของเฟสหนึ่งไปยังอีกเฟสหนึ่งจึงเป็นไปได้ (ความผันผวน)เหมือนกับเรื่องใกล้วิกฤติทุกประการ คะแนน การวิพากษ์วิจารณ์มากมายเกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ ปรากฏการณ์ระหว่างระยะที่ 2 ของประเภทที่สอง: การเพิ่มขึ้นอย่างไม่สิ้นสุดในความไวต่อสนามแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติก และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของเฟอร์โรอิเล็กทริก (อะนาล็อกคือการเพิ่มขึ้นของความสามารถในการอัดใกล้กับจุดวิกฤติของของเหลว-ไอ) การเพิ่มขึ้นอย่างไม่สิ้นสุดในความจุความร้อน การกระเจิงที่ผิดปกติ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (แสงในของเหลวและไอ) , รังสีเอกซ์ในของแข็ง] นิวตรอนในเฟอร์โรแมกเนติก ปรากฏการณ์แบบไดนามิกยังเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งสัมพันธ์กับการสลายของความผันผวนที่เกิดขึ้นช้ามาก เช่น ใกล้วิกฤต จุดไอของเหลวทำให้เส้นเรย์ลีแคบลง การกระเจิงของแสง,ปิด แต้มกูรีเฟอร์โรแมกเนติกและ นีลแต้ม antiferromagnets การแพร่กระจายของสปินช้าลง ฯลฯ พุธ ขนาดความผันผวน (รัศมีสหสัมพันธ์) รเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้จุดของระยะที่ 2 ของประเภทที่สอง และมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ ณ จุดนี้

ความสำเร็จสมัยใหม่ของทฤษฎีปรากฏการณ์ทางกายภาพประเภทที่สองและปรากฏการณ์วิกฤตนั้นมีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานความคล้ายคลึงกัน ถือว่าถ้าเรายอมรับ รต่อหน่วยวัดความยาวและเฉลี่ย ค่าของพารามิเตอร์ลำดับของเซลล์ที่มีขอบ ร-ต่อหน่วยการวัดพารามิเตอร์ลำดับ ดังนั้นรูปแบบการขึ้นลงทั้งหมดจะไม่ขึ้นอยู่กับความใกล้ชิดกับจุดเปลี่ยนหรือขึ้นอยู่กับสารเฉพาะ ทุกอย่างเป็นอุณหพลศาสตร์ ปริมาณคือฟังก์ชันกำลัง ร.เลขยกกำลังเรียกว่ามิติวิกฤต (ดัชนี) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสารเฉพาะและถูกกำหนดโดยธรรมชาติของพารามิเตอร์ลำดับเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ขนาดที่จุดกูรีของวัสดุไอโซโทรปิก ซึ่งมีพารามิเตอร์ลำดับคือเวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็ก แตกต่างจากขนาดที่จุดวิกฤติ จุดของเหลว - ไอหรือที่จุดกูรีของแม่เหล็กแกนเดียวโดยที่พารามิเตอร์ลำดับคือปริมาณสเกลาร์

ใกล้จุดเปลี่ยน สมการของรัฐมีลักษณะเป็นกฎหมาย รัฐที่สอดคล้องกันเช่น ใกล้วิกฤต จุดอัตราส่วนของเหลว-ไอ (p - p k) / (p l - p g) ขึ้นอยู่กับ (p - p k) / (p l - r g)* เท่านั้น เคที(ที่นี่ p - ความหนาแน่น, p k - ความหนาแน่นวิกฤต, p l - ความหนาแน่นของของเหลว, p g - ความหนาแน่นของก๊าซ ร -ความดันพีเค - ความกดดันที่สำคัญ เค ที -อุณหภูมิคงที่ การบีบอัด),นอกจากนี้ประเภทของการพึ่งพาที่มีขนาดที่เหมาะสมจะเหมือนกันสำหรับของเหลวทุกชนิด .

มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎี การคำนวณที่สำคัญ มิติและสมการของรัฐสอดคล้องกับข้อมูลการทดลองที่ดี

การพัฒนาเพิ่มเติมของทฤษฎีฟิสิกส์ประเภทที่สองเกี่ยวข้องกับการใช้วิธีการของทฤษฎีสนามควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีกลุ่มการปรับสภาพใหม่ โดยหลักการแล้ว วิธีการนี้ช่วยให้สามารถค้นหาดัชนีวิกฤตที่มีความแม่นยำตามที่ต้องการได้

การแบ่งฟิสิกส์ออกเป็นสองประเภทนั้นค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจ เนื่องจากมีฟิสิกส์ประเภทแรกที่มีการกระโดดเล็กน้อยในความจุความร้อนและปริมาณอื่น ๆ และความร้อนของการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยซึ่งมีความผันผวนที่พัฒนาอย่างมาก ปรากฏการณ์ทางกายภาพเป็นปรากฏการณ์รวมที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิและปริมาณอื่น ๆ ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดเฉพาะในระบบที่มีอนุภาคจำนวนมากตามอำเภอใจเท่านั้น

ภาษาอังกฤษ: Landau L. D., Lifshits E. M., Statistical Physics, 2nd ed., M., 1964 (ฟิสิกส์เชิงทฤษฎี เล่ม 5); Landau L. D. , Akhiezer A. I. , Lifshits E. M. , หลักสูตรฟิสิกส์ทั่วไป กลศาสตร์และฟิสิกส์โมเลกุล ฉบับที่ 2 ม. 2512; Brayt R., การเปลี่ยนเฟส, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2510;ฟิชเชอร์ เอ็ม. ธรรมชาติของภาวะวิกฤติ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2511; Stanley G. การเปลี่ยนเฟสและปรากฏการณ์วิกฤติ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2516; Anisimov M.A., การศึกษาปรากฏการณ์วิกฤตในของเหลว, "ความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์กายภาพ", 1974, ข้อ 114, ข้อ 5 2; Patashinsky A. Z. , Pokrovsky V. L. , ทฤษฎีความผันผวนของการเปลี่ยนเฟส, M. , 1975; ทฤษฎีสนามควอนตัมและฟิสิกส์ของการเปลี่ยนเฟส ทรานส์ จาก English, M., 1975 (ข่าวฟิสิกส์พื้นฐาน ฉบับที่ 6); Wilson K. , Kogut J. , กลุ่ม Renormalization และ s-expansion, trans จาก English, M., 1975 (ข่าวฟิสิกส์พื้นฐาน, ข้อ 5)

ใน. แอล. โปครอฟสกี้

ขึ้นอยู่กับวัสดุ TSB

เบลูโซวา ยูเลีย, โคบัน อนาสตาเซีย

งานนี้บรรยายถึงการเปลี่ยนเฟสของสสาร ความสมดุลของเฟส การหลอม การตกผลึก การระเหย การควบแน่น

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชี Google และเข้าสู่ระบบ: https://accounts.google.com

คำอธิบายสไลด์:

งานวิจัยทางฟิสิกส์: การเปลี่ยนเฟสของสสาร

แผน: พื้นที่วัตถุและวัตถุประสงค์ของงาน ความเกี่ยวข้องของการศึกษา วัตถุประสงค์และวัตถุประสงค์ของการศึกษา การทำความคุ้นเคยกับข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนเฟส ประเภทของการเปลี่ยนเฟส สมดุลของเฟส กระบวนการในการเปลี่ยนเฟส สรุป

โดเมนวัตถุ ฟิสิกส์เป็นศาสตร์แห่งจักรวาล ซึ่งช่วยให้เราพิจารณาและเข้าใจกระบวนการที่อยู่รอบตัวเราในรายละเอียดปลีกย่อยทั้งหมด “สิ่งที่สวยงามที่สุดที่เราสัมผัสได้คือสิ่งที่ไม่อาจเข้าใจได้ มันทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาของศิลปะและวิทยาศาสตร์ที่แท้จริง” อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

วัตถุประสงค์ของการศึกษา สำหรับวัตถุประสงค์ของการศึกษาในสาขานี้ เราจะพิจารณากระบวนการเปลี่ยนเฟสของสาร

ความเกี่ยวข้องของหัวข้อ หัวข้อนี้น่าสนใจและเกี่ยวข้องเนื่องจากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการใช้การเปลี่ยนเฟสในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ เป็นที่รู้จักกันดี การเปลี่ยนเฟสสามารถจัดได้ว่าเป็นการประยุกต์ใช้เอฟเฟกต์ทางกายภาพในทางปฏิบัติมากที่สุด ซึ่งอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการเปลี่ยนเฟสได้แก่: มักใช้ในสิทธิบัตรและวิธีแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ

วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อทำความคุ้นเคยกับแนวคิดพื้นฐานของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เกี่ยวกับสมดุลเฟสประเภทต่างๆ และคุณสมบัติทางกายภาพของกระบวนการเปลี่ยนผ่านของสสารจากเฟสหนึ่งไปอีกเฟสหนึ่ง

วัตถุประสงค์: การพิจารณาแนวคิดเรื่องการเปลี่ยนเฟส การระบุประเภทของการเปลี่ยนเฟสและคุณลักษณะหลัก การพิจารณาสมดุลของเฟส การสร้างกระบวนการเปลี่ยนเฟสต่างๆ

แนวคิดของการเปลี่ยนเฟส การเปลี่ยนเฟส หรือความหมายกว้างๆ คือการเปลี่ยนผ่านของสารจากเฟสหนึ่งไปอีกเฟสหนึ่งเมื่อสภาวะภายนอกเปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิ ความดัน สนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้า เป็นต้น ในแง่แคบ มันคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพอย่างกะทันหันโดยมีการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ภายนอกอย่างต่อเนื่อง

ประเภทของการเปลี่ยนเฟส การเปลี่ยนเฟสแบ่งออกเป็นประเภท I และ II การเปลี่ยนแปลงในสถานะรวมของสารเรียกว่าการเปลี่ยนเฟสของลำดับแรกหาก: 1) อุณหภูมิคงที่ตลอดช่วงการเปลี่ยนภาพทั้งหมด 2) ระดับเสียงของระบบเปลี่ยนแปลง 3) เอนโทรปีของระบบเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนเฟสลำดับที่สองคือการเปลี่ยนเฟสซึ่งอนุพันธ์อันดับหนึ่งของศักย์ทางอุณหพลศาสตร์สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงความดันและอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่อนุพันธ์อันดับสองเกิดการกระโดด โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานและปริมาตรของสารในระหว่างการเปลี่ยนระยะลำดับที่สองจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ความจุความร้อน ความสามารถในการอัด ความอ่อนไหวต่างๆ ฯลฯ ของสารนั้นเปลี่ยนแปลงไป

การเปลี่ยนแผนภาพเฟสแสดงขอบเขตลำดับที่หนึ่งและสองของเฟสของเหลวและก๊าซ

สมดุลเฟส เงื่อนไขสำหรับสมดุลเฟสสามารถหาได้จากทฤษฎีบทของอุณหพลศาสตร์ เมื่อระบบอยู่ในภาวะสมดุล อุณหภูมิและความดันของทุกเฟสจะเท่ากัน หากค่าเหล่านี้คงที่ ศักยภาพทางอุณหพลศาสตร์ของระบบจะลดลงเท่านั้น ที่สภาวะสมดุล จะใช้ค่าต่ำสุด ให้ m 1 เป็นมวลของเฟสแรก และ m 2 เป็นมวลของเฟสที่สอง  1 และ  2 คือศักย์ทางอุณหพลศาสตร์จำเพาะของสารในระยะเหล่านี้ ศักย์ทางอุณหพลศาสตร์ของทั้งระบบแสดงเป็น Ф = m 1  1 + m 2  2 หาก  1   2 การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของเฟส 1 ไปเป็นเฟส 2 จะมาพร้อมกับการลดลงของ Ф การเปลี่ยนแปลงนี้จะเกิดขึ้น จนกระทั่งเฟส 1 ทั้งหมดผ่านเข้าสู่เฟส 2 ที่เสถียรยิ่งขึ้น จากนั้นระบบจะกลายเป็นเฟสเดียวและศักย์ทางอุณหพลศาสตร์จะถึงค่าต่ำสุด m  2 ในทางตรงกันข้าม ถ้า  1   2 แล้วเฟส 2 ก็จะกลายเป็นเฟส 1 ในที่สุด ภายใต้เงื่อนไข  1 (P, T) =  2 (P, T) (1) เฟสจะอยู่ในสมดุลกับ กันและกัน. ดังนั้น เงื่อนไขสำหรับความสมดุลของเฟสคือความเท่าเทียมกันของศักย์ทางอุณหพลศาสตร์จำเพาะ

แผนภาพสมดุลเฟสคาร์บอนไดออกไซด์:

ความหมายของเงื่อนไข (1) คือในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเฟสใดๆ ค่าของศักย์ทางอุณหพลศาสตร์จำเพาะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสถานะของสาร ศักยภาพทางอุณหพลศาสตร์จำเพาะของมันจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเสมอ

กระบวนการในการเปลี่ยนเฟส พิจารณา: การระเหยและการควบแน่น การหลอมเหลวและการตกผลึก การเดือดและการทำให้ของเหลวร้อนยวดยิ่ง

การระเหยและการควบแน่น การเปลี่ยนของเหลวเป็นสถานะก๊าซเรียกว่าการระเหย การเปลี่ยนของแข็งเป็นสถานะก๊าซเรียกว่าการระเหิด ความร้อนที่ต้องให้มวลต่อหน่วยของสารเพื่อเปลี่ยนให้เป็นไอซึ่งมีอุณหภูมิเดียวกับที่สารมีก่อนการระเหย เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการระเหย ในระหว่างการควบแน่น ความร้อนที่สูญเสียไประหว่างการระเหยจะถูกส่งกลับ: ของเหลวที่เกิดขึ้นระหว่างการควบแน่นจะร้อนขึ้น ไอที่อยู่ในสมดุลกับของเหลวเรียกว่าอิ่มตัว ความดันที่เกิดความสมดุลเรียกว่าความดันไออิ่มตัว

การระเหยของของเหลวบางชนิด การระเหยของของเหลวบางชนิดในแผนภาพ

การหลอมละลายและการตกผลึก การเปลี่ยนแปลงของวัตถุที่เป็นผลึกไปเป็นสถานะของเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉพาะของสารแต่ละชนิด และต้องใช้ความร้อนจำนวนหนึ่งซึ่งเรียกว่าความร้อนของฟิวชัน อุณหภูมิหลอมละลายขึ้นอยู่กับความดัน ดังนั้นการเปลี่ยนจากผลึกไปเป็นสถานะของเหลวจึงเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่เฉพาะเจาะจงมาก โดยมีคุณลักษณะเฉพาะด้วยค่าความดันและอุณหภูมิ ชุดของค่าเหล่านี้สอดคล้องกับเส้นโค้งบนแผนภาพ (p, T) ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าเส้นโค้งการหลอมละลาย

กระบวนการตกผลึกกลับไปสู่การหลอมละลาย มีดังต่อไปนี้ เมื่อของเหลวถูกทำให้เย็นลงถึงอุณหภูมิที่เฟสของของแข็งและของเหลวสามารถอยู่ในสมดุลที่ความดันที่กำหนด (เช่น อุณหภูมิเดียวกับที่เกิดการหลอมละลาย) การเติบโตของผลึกพร้อมกันจะเริ่มต้นขึ้นรอบๆ สิ่งที่เรียกว่านิวเคลียสหรือการตกผลึก ศูนย์ เมื่อเติบโตขึ้นเรื่อยๆ ในที่สุดคริสตัลแต่ละอันก็รวมตัวกันจนกลายเป็นของแข็งโพลีคริสตัลไลน์ กระบวนการตกผลึกจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากันที่ถูกดูดซับระหว่างการหลอมละลาย

ละลาย

แผนภาพ: การหลอมละลาย-การตกผลึก

การเดือดและความร้อนสูงเกินไปของของเหลว หากของเหลวในภาชนะได้รับความร้อนที่ความดันภายนอกคงที่จากพื้นผิวอิสระของของเหลว กระบวนการสร้างไอนี้เรียกว่าการระเหย เมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนดซึ่งเรียกว่าจุดเดือด การก่อตัวของไอน้ำจะเริ่มเกิดขึ้นไม่เพียงแต่จากพื้นผิวอิสระเท่านั้น ฟองไอน้ำจะเติบโตและลอยขึ้นสู่พื้นผิวโดยอุ้มของเหลวไปด้วย กระบวนการกลายเป็นไอจะรุนแรง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเดือด ตัวอย่างเช่น สามารถรับน้ำร้อนยวดยิ่งได้ในขวดควอทซ์ที่มีผนังเรียบ ล้างขวดให้สะอาดก่อนด้วยซัลฟิวริก ไนตริก หรือกรดอื่นๆ จากนั้นจึงล้างด้วยน้ำกลั่น น้ำกลั่นจะถูกเทลงในขวดที่ล้างแล้วซึ่งอากาศที่ละลายในนั้นจะถูกกำจัดออกไปโดยการต้มเป็นเวลานาน หลังจากนั้น น้ำในขวดสามารถให้ความร้อนบนหัวเผาแก๊สให้มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดอย่างมาก แต่จะไม่เดือด แต่จะระเหยอย่างเข้มข้นจากพื้นผิวอิสระเท่านั้น มีฟองอากาศเกิดขึ้นที่ด้านล่างของขวดเป็นครั้งคราวเท่านั้น ซึ่งขยายตัวอย่างรวดเร็ว แยกออกจากด้านล่างและลอยขึ้นสู่พื้นผิวของของเหลว และขนาดของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมันเพิ่มขึ้น จากนั้นน้ำก็สงบนิ่งเป็นเวลานาน หากนำเชื้อโรคที่เป็นก๊าซเข้าไปในน้ำ เช่น โดยการขว้างชาลงไปเล็กน้อย มันจะเดือดอย่างรุนแรง และอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็วถึงจุดเดือด ประสบการณ์ที่มีประสิทธิภาพนี้ระเบิดได้

อุณหภูมิจุดเดือดของน้ำที่จุดเดือดของนิวเคลียส

ข้อสรุป งานนี้ทำให้สามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อสถานะของสารหนึ่งผ่านไปยังอีกสถานะหนึ่ง ลักษณะเฉพาะของระยะและสถานะแต่ละสถานะมีอะไรบ้าง เมื่อเห็นกระบวนการต่างๆ รอบตัวเรา เราก็บอกได้ง่ายๆ ว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร โดยรู้เพียงทฤษฎีพื้นฐานเท่านั้น ดังนั้นฟิสิกส์จึงช่วยให้เรารู้กฎของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติส่วนใหญ่ที่จะช่วยเราในอนาคต

แนวคิด เฟส ในอุณหพลศาสตร์ พวกมันถูกพิจารณาในความหมายที่กว้างกว่าสถานะของการรวมกลุ่ม ตาม เฟส ในอุณหพลศาสตร์เราเข้าใจสถานะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ของสาร ซึ่งแตกต่างจากคุณสมบัติทางกายภาพจากสถานะสมดุลอื่นๆ ที่เป็นไปได้ของสารชนิดเดียวกัน. บางครั้งสถานะที่แพร่กระจายได้ของสารที่ไม่สมดุลก็เรียกว่าเฟส แต่สามารถแพร่กระจายได้ ระยะของสารอาจแตกต่างกันในลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคโครงสร้างและการมีหรือไม่มีโครงสร้างที่ได้รับคำสั่ง เฟสของผลึกที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันไปตามประเภทของโครงสร้างผลึก ค่าการนำไฟฟ้า คุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก ฯลฯ เฟสของของเหลวแตกต่างกันในเรื่องความเข้มข้นของส่วนประกอบ การมีอยู่หรือไม่มีตัวนำยิ่งยวด เป็นต้น

เรียกว่าการเปลี่ยนผ่านของสารจากระยะหนึ่งไปอีกระยะหนึ่ง การเปลี่ยนเฟส . การเปลี่ยนเฟสรวมถึงปรากฏการณ์ของการกลายเป็นไอและการหลอมละลาย การควบแน่นและการตกผลึก ฯลฯ ในระบบสองเฟส เฟสจะอยู่ในสมดุลที่อุณหภูมิเดียวกัน เมื่อปริมาตรเพิ่มขึ้น ของเหลวบางส่วนจะกลายเป็นไอ แต่เพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ จำเป็นต้องถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่งจากภายนอก ดังนั้นเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นระบบก๊าซ จึงจำเป็นต้องถ่ายเทความร้อนโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิของระบบ ความร้อนนี้ไปเปลี่ยนสถานะเฟสของสารและเรียกว่า ความร้อนของการเปลี่ยนเฟส หรือความร้อนแฝงของการเปลี่ยนสถานะ . เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลงของมวลคงที่ของสารจะลดลง และที่อุณหภูมิวิกฤตจะเท่ากับศูนย์ เพื่อกำหนดลักษณะของการเปลี่ยนเฟส จะใช้ความร้อนจำเพาะของการเปลี่ยนเฟส ความร้อนจำเพาะของการเปลี่ยนเฟส คือปริมาณความร้อนแฝงต่อมวลหน่วยของสาร

การเปลี่ยนเฟสด้วยการดูดซับหรือการปล่อยความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลงเรียกว่า การเปลี่ยนเฟสลำดับแรก . ในกรณีนี้พลังงานภายในและความหนาแน่นเปลี่ยนแปลงกะทันหัน เมื่อย้ายจากสถานะที่ได้รับคำสั่งมากขึ้นไปสู่สถานะที่ได้รับคำสั่งน้อยลง เอนโทรปีจะเพิ่มขึ้น ตารางแสดงการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่งและคุณลักษณะหลัก

โต๊ะ. การเปลี่ยนเฟสของ rad แรกและลักษณะสำคัญ .

กับ มีการเชื่อมโยงระหว่างความดันที่ระบบสองเฟสอยู่ในสมดุลกับอุณหภูมิระหว่างการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่ง มีการอธิบายการเชื่อมต่อนี้ไว้ . ลองพิจารณาที่มาของสมการนี้สำหรับระบบปิด หากจำนวนอนุภาคในระบบคงที่ การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในตามกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์จะถูกกำหนดโดยนิพจน์: . ความสมดุลระหว่างเฟสจะเกิดขึ้นโดยมีเงื่อนไขว่า T 1 = T 2 และ P 1 = P 2 ขอให้เราพิจารณาวัฏจักรคาร์โนต์ที่พลิกกลับได้เล็กน้อย (รูปที่ 6.8) ซึ่งไอโซเทอร์มของวงจรนั้นสอดคล้องกับสถานะของระบบสองเฟสที่อุณหภูมิ T และ dT เนื่องจากพารามิเตอร์สถานะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ไอโซเทอร์มและอะเดียแบทในรูปที่ 6.8 จะแสดงเป็นเส้นตรง ความดันในวงจรดังกล่าวจะเปลี่ยนไปตามจำนวน dP การทำงานของระบบต่อรอบถูกกำหนดโดยสูตร:
. ให้เราสมมติว่าวัฏจักรถูกนำมาใช้สำหรับระบบที่มีมวลสสารเท่ากับหนึ่ง ประสิทธิภาพของวัฏจักรการ์โนต์เบื้องต้นสามารถกำหนดได้จากสูตร:
หรือ
, ที่ไหน ล ป– ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ เราได้รับด้านขวามือของความเท่าเทียมกันเหล่านี้และแทนที่นิพจน์สำหรับงานผ่านความดันและปริมาตร:
. ให้เราเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงของความดันกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและรับ:

(6.23)

เรียกว่าสมการ (6.23) สมการคลาเปรอง-คลอเซียส . จากการวิเคราะห์สมการนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันจะเพิ่มขึ้น สืบเนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า
, และดังนั้นจึง
.

สมการคลาเปรอง-คลอเซียสใช้ไม่เพียงแต่กับการเปลี่ยนสถานะระหว่างของเหลวและไอเท่านั้น ใช้กับการเปลี่ยนลำดับแรกทั้งหมด โดยทั่วไปสามารถเขียนได้ดังนี้:

(6.24)

เมื่อใช้สมการ Clapeyron–Clausius เราสามารถนำเสนอแผนภาพสถานะของระบบในพิกัด P, T (รูปที่ 6.9) ในแผนภาพนี้ เส้นโค้งที่ 1 คือเส้นโค้งการระเหิด มันสอดคล้องกับสถานะสมดุลของสองเฟส: ของแข็งและไอ จุดที่อยู่ทางด้านซ้ายของเส้นโค้งนี้แสดงถึงสถานะโซลิดสเตตเฟสเดียว จุดทางด้านขวาแสดงถึงสถานะของไอ เส้นโค้งที่ 2 – เส้นโค้งที่หลอมละลาย สอดคล้องกับสถานะสมดุลของสองเฟส: ของแข็งและของเหลว จุดที่อยู่ทางด้านซ้ายของเส้นโค้งนี้แสดงถึงสถานะโซลิดสเตตเฟสเดียว จุดที่อยู่ทางด้านขวาของจุดนั้นจนถึงเส้นโค้ง 3 แสดงถึงสถานะของเหลว เส้นโค้ง 3 – เส้นโค้งการกลายเป็นไอ สอดคล้องกับสถานะสมดุลของสองเฟส: ของเหลวและไอ จุดที่อยู่ทางด้านซ้ายของเส้นโค้งนี้แสดงถึงสถานะของเหลวแบบเฟสเดียว จุดทางด้านขวาแสดงถึงสถานะของไอ เส้นโค้ง 3 ต่างจากเส้นโค้ง 1 และ 2 ตรงที่ถูกจำกัดไว้ทั้งสองด้าน ด้านหนึ่งมีจุดสามจุด ตในทางกลับกัน - จุดวิกฤติ K (รูปที่ 6.9) สามจุด อธิบายสถานะสมดุลของ 3 เฟสในคราวเดียว ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และไอ