Sistemin durumu değiştiğinde bir maddenin bir fazdan diğerine geçişlerine faz dönüşümleri denir. Aşama - belirli bir vücut nesnesi kümesi kimyasal bileşim ve termodinamik özellikler, arayüz tarafından diğer fazlardan ayrılır. Veya başka bir deyişle: faz, sistemden herhangi bir mekanik yolla ayrılabilen homojen olmayan bir sistemin homojen bir parçasıdır. Kural olarak, bir gaz fazı vardır (çok yüksek basınçlarda gaz karışımlarının nadiren tabakalaşması durumları hariç). Sıvı ve özellikle katı fazların sayısı oldukça fazla olabilir.

Faz dönüşümlerinin ana özelliği, fazların termodinamik denge durumunda olduğu sıcaklıktır, faz geçiş noktası. 1933'te Hollanda'daki Leiden Üniversitesi'nde profesör olan P. Ehrenfest bir sınıflandırma önerdi. faz geçişleri. Bu sınıflandırmaya göre, birinci tür faz geçişleri için, faz geçişi noktasında ısının serbest bırakılması veya emilmesi ($q$) ve hacmin değişmesi ($Δv$) karakteristiktir. Birinci türden faz geçişleri, örneğin, bir katının sıvıya dönüşümü (erime) ve ters işlem (kristalizasyon), sıvının buhara dönüşümü (buharlaşma, kaynama), bir kristal modifikasyonun diğerine dönüşümü (polimorfik dönüşümler), vb. Faz geçişleri sırasında İkinci türden termal ve hacimsel etkiler yoktur, ancak geçiş noktasında ısı kapasitesinde, hacimsel termal genleşme katsayısında ve sıkıştırılabilirlikte bir değişiklik gözlenir. İkinci türden faz geçişleri, örneğin, normal bir iletkenin bir süperiletken duruma geçişini (bkz. Süperiletkenlik), helyum I'den süperakışkan helyum II'ye (bkz.

Faz dengesi durumu, faz dönüşüm sıcaklığı ve basınç arasındaki belirli bir ilişki ile karakterize edilir. Bu nedenle, erime veya kaynama noktası dış basınca ve basınca bağlıdır. doymuş buhar Belirli bir sıcaklıkta belirli bir değere sahiptir. Sayısal olarak, birinci türden faz geçişleri için bu bağımlılık, Clausius-Clapeyron denklemi tarafından verilir, buna göre $Δp/ΔT=q/TΔv.$ >0$), daha sonra erime sıcaklığı, kural olarak, artan artışla artar. baskı yapmak. İstisna, katılaşma sırasında hacmin arttığı durumlardır (bizmut, galyum, su, dökme demir). Etki genellikle küçüktür, $((10)^(−2))$ K/atm düzeyindedir. Doymuş buhar basıncı her zaman sıcaklıkla artar.

Faz dengesi, diyagramlar kullanılarak uygun şekilde tasvir edilmiştir. Su gibi bir maddeden oluşan en basit tek bileşenli sistem için böyle bir diyagram Şekil 2'de gösterilmiştir. 1. $OA$ ve $OC$ satırlarının altında, yani düşük basınçlar ve yüksek sıcaklıklar$OB$ ve $OC$ - likit satırları arasında ve $OA$ ve $OB$ satırları arasında buharın kararlılığına karşılık gelen bir bölge vardır - katı buz. Bu bölgelerin her birinin içinde, iki parametre keyfi ve bağımsız olarak değiştirilebilir - fazlardan birinin kararlılık bölgesinde kalırken sıcaklık $T$ ve basınç $p$.

Sistemin $OA,$$OB$ ve $OC,$ çizgileriyle tanımlanan durumları, iki faz arasındaki dengeye, örneğin $OC$ - su ve buhar arasındaki dengeye karşılık gelir.

Üç eğrinin hepsinin kesişme noktasında, üçlü nokta olarak adlandırılan üç faz (buz, su, buhar) dengededir. Üçlü noktada, sıcaklık ve basınç kesin olarak belirtilir (örneğin, su için 0,0078$C$ ve 4,579$ mm Hg).

Şekildeki noktalı çizgi $OE$. $OC$ doğrusunun devamı olan 1, aşırı soğutulmuş suyun buhar basıncının sıcaklığa bağımlılığını göstermektedir. Açıkça her zaman buzun buhar basıncından daha yüksektir. Böyle bir faz, daha kararlı bir fazın varlığında kararsızdır (metastabildir). Yarı kararlı fazların (aşırı ısınma ve aşırı soğuma) mevcudiyeti olasılığı, birinci dereceden faz geçişlerinin karakteristik bir özelliğidir. Aşırı ısınma ve aşırı soğutma, yeni bir fazın çekirdeklerinin (buz kristalleri, sıvı damlacıklar, buhar kabarcıkları) oluşumuna enerji harcama ihtiyacı ile ilişkilidir. Buharı ve sıvıyı başka bir faza aktarmak için çeşitli hilelere başvurmanız gerekiyorsa (örneğin, toz parçacıkları üzerinde kolayca buhar kabarcıkları oluşur), o zaman kızgın su son derece saf olmalıdır), o zaman kristaller için kararsız fazlarda uzun, istikrarlı bir varoluş olasılığı neredeyse bir kuraldır. Bu nedenle, elmas oldukça kararlıdır, oda sıcaklığında ve atmosferik basınç grafit olmalıdır. Beyaz kalay 18°C'de gri kalay tozuna (kalay vebası) dönüşmelidir. Ancak, 20$–30$ aşırı soğutmaya kolayca dayandığı bilinmektedir. Yine de, sert bir kışta kalay dönüşümü gerçekleşir. Bunun cehaleti, R. Scott'ın keşif gezisinin ölümünün nedenlerinden biriydi. Güney Kutbu Seferin akaryakıt ikmali, kalayla kapatılmış gemilerdeydi. Şiddetli soğukta, gemiler açıldı ve yakıt dışarı sızdı.

Bir fazı diğerinden ayıran arayüzde, özellikler genellikle aniden değişir. Örneğin, su buharının yoğunluğu suyun yoğunluğundan çok daha azdır. Ancak sıcaklık artırılırsa birbirlerine yaklaşırlar (Şekil 2) ve bazı kritik sıcaklıklarda eşit olurlar. Kritik sıcaklık, farkın oluştuğu sıcaklıktır. fiziksel özellikler ah arasında sıvı ve doymuş buhar. Karşılık gelen basınca kritik basınç denir. Kritik sıcaklığın altındaki sıcaklıklarda, kolayca ayırt edilebilen iki su durumu vardır - bir buhar sıvısı. Kritik üzerindeki sıcaklıklarda, madde homojen bir buhar halindedir. Bu buharın kapladığı hacim azalırsa basınç artar, ancak buhar sıvıya dönüşmez. Keskin bir sınırı olan iki durum, herhangi bir basınçta elde edilemez (buhar yoğunlaşması nedeniyle kritik sıcaklığın altında olduğu gibi). Bu nedenle, çok uzun süre M. Faraday, basıncı artırarak oksijen ve hidrojeni yoğunlaştırmayı başaramadı; kritik bir sıcaklığın altına soğutulmaları gerekiyordu.

Her maddenin kendi kritik sıcaklığı ve basıncı vardır. Örneğin, cıva için 1730°C$ ve yaklaşık 1640$ atm, su için - 374°C$ ve 218,4$ atm, karbondioksit için - 31°C$ ve 73$ atm, oksijen için - −118°C $ ve 50$ atm, hidrojen - −240°C$ ve 12,8$ atm, helyum - 268°C$ ve 2,26$ atm. Özısı artan sıcaklıkla buharlaşma azalır ve kritik sıcaklıkta sıfıra eşittir.

İkinci dereceden faz geçiş sıcaklığı da basınca bağlıdır. Ancak, daha önce belirtildiği gibi, termal ve hacimsel etkiler sıfıra eşittir ve bu bağımlılık, faz geçiş noktasındaki ısı kapasitesi, genleşme katsayısı ve sıkıştırılabilirlikteki değişim tarafından belirlenir.

İkinci türden faz geçişleri, sıradaki bir değişiklikle ilişkilidir. Bu, bir bakır ve çinko alaşımı olan beta pirinçte bir faz geçişi örneği ile anlaşılabilir. Şekil l'de gösterilen bakır atomları. Küpün köşelerinde 3 açık daire, merkezde çinko atomları (koyu daireler) bulunur (veya tam tersi). Mükemmel bir düzende, her bakır atomunun en yakın komşuları olarak sadece çinko atomları vardır. Ancak sıcaklık arttıkça, bir atomun "yabancı" bir bölgeyi işgal etme olasılığı artar. Bu olasılıklar ($((w)_(1))$ - "kendi" siteyi işgal etme olasılığı ve $((w)_(2))$ - "yabancı") farklı olduğu sürece (atomlar daha “onların” “düğümlerinde” "otur"), düğümler eşdeğer değildir ve simetri (biri diğerine yerleştirilmiş, hacim çaprazının yarısı kadar kaydırılmış iki kübik kafes) değişmez. Bu, düşük sıcaklık sıralı bir fazdır. Bununla birlikte, bazı sıcaklıklarda, daha büyük veya sıcaklığa eşit faz geçişi ($((T)_(c))$ - özellikle 1895'te $((T)_(c) sıcaklığının varlığını keşfeden Fransız fizikçi P. Curie'nin adını taşıyan Curie noktası )=770 °C$, bunun üzerinde demirin ferromanyetik özellikleri kaybolur, $((w)_(1))=((w)_(2))$ olur. Artık tüm düğümler eşdeğerdir ve simetri artırılmıştır: beta pirinç, gövde merkezli bir küp kafesine sahiptir. Yeni, daha yüksek bir simetri ile yüksek sıcaklıkta düzensiz bir faz ortaya çıktı (Şekil 4).

Derece derecesini girebilirsiniz $\eta =(((w)_(1))-((w)_(2))):(((w)_(1))+((w)_( 2)) ).$ Tamamen düzenli bir durumda, mutlak sıfır sıcaklığında, $((w)_(1))=1,$ $((w)_(1))=0$ (tüm atomlar "oturur" "onların" düğümlerinde) ve η = 1 iken, tamamen düzensiz ($T≥((T)_(c))$)$\quad((w)_(1))=((w)_( 2))=1 /2$ (tüm düğümler aynıdır) ve $η=0.$ Herhangi bir rastgele küçük $η>0$ için simetri, tamamen sıralı bir fazınkiyle aynıdır. Diğer ikinci dereceden faz geçişleri de benzer şekilde açıklanmıştır. Bu nedenle, $(T)_(c))$ altındaki demir ferromanyetik özelliklere sahiptir ve üstü - paramanyetik (bkz. Manyetizma). Isıtma üzerine ferromanyetizmanın kaybolması, manyetik momentlerin - dönüşlerin düzenindeki sıradaki bir değişiklik ile ilişkilidir.

$((T)_(c))$ civarında, sipariş derecesi keyfi olarak sıfıra yakındır. Bu nedenle, ikinci dereceden bir faz geçişi enerji harcaması gerektirmez: termal ve hacim etkileri sıfırdır. Bu aynı zamanda düzensiz bir alaşımın neden düzenli bir duruma aşırı soğutulamayacağını da açıklar.

Düşük basınçtaki birçok madde, gevşek bir şekilde paketlenmiş yapılar halinde kristalleşir. Örneğin, kristal hidrojen, birbirinden nispeten büyük mesafelerde bulunan moleküllerden oluşur; Grafitin yapısı, bir dizi uzak aralıklı karbon atomu katmanıdır. Yeterince yüksek basınçlarda, bu tür gevşek yapılar Gibbs enerjisinin büyük değerlerine karşılık gelir. Bu koşullar altında Ф'nin daha düşük değerleri, denge yakın paketlenmiş fazlara karşılık gelir. Bu nedenle, ne zaman yüksek basınçlar Grafit elmasa girer ve moleküler kristalli hidrojen atomik (metal) içine girmelidir. Kuantum sıvıları 3He ve 4He, ulaşılan en düşük sıcaklıklara kadar normal basınçta sıvı kalır ( T~ 0.001 K). Bunun nedeni, parçacıkların zayıf etkileşimi ve yaklaşık sıcaklıklardaki salınımlarının büyük genliğidir. tamamen sıfır(sözde sıfır salınımlar, bkz. Belirsizlik ilişkisi) . Bununla birlikte, basınçta bir artış (20'ye kadar ATM T "0 K) sıvı helyumun katılaşmasına yol açar.Sıfır dışındaki sıcaklıklarda ve verilen basınç ve sıcaklıkta, denge fazı hala minimum Gibbs enerjisine sahip fazdır (basınç kuvvetlerinin çalışmasının ve miktarın minimum enerji sisteme verilen ısı çıkarılır).

Birinci tür F.p. eğrisinin yakınında yarı kararlı bir denge bölgesinin varlığı, birinci tür F.p.'nin karakteristiğidir (örneğin, bir sıvı, kaynama noktasının üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılabilir veya donma noktasının altında aşırı soğutulabilir. puan). Yarı kararlı durumlar oldukça uzun bir süredir mevcuttur, çünkü daha düşük Ф değerine sahip (termodinamik olarak daha uygun) yeni bir fazın oluşumu, bu fazın çekirdeklerinin ortaya çıkmasıyla başlar. Çekirdeğin oluşumu sırasında F değerindeki kazanç hacmi ile orantılıdır ve kayıp yüzey alanı ile orantılıdır (yüzey enerjisinin değeri) . Ortaya çıkan küçük çekirdekler F'yi arttırır ve bu nedenle çok büyük bir olasılıkla azalır ve kaybolurlar. Ancak belirli bir kritik büyüklüğe ulaşan çekirdekler büyür ve tüm madde yeni bir faza geçer. Kritik boyutta bir çekirdeğin oluşumu çok olası olmayan bir süreçtir ve oldukça nadiren gerçekleşir. Madde, makroskopik boyutlarda yabancı kapanımlar (örneğin, bir sıvıdaki toz parçacıkları) içeriyorsa, kritik boyutta çekirdek oluşma olasılığı artar. Kritik noktaya yakın, denge fazları arasındaki fark ve yüzey enerjisi azalır, çekirdekler kolayca oluşur büyük boy ve maddenin özelliklerini etkileyen tuhaf şekil (bkz. Kritik Olaylar) .

Faz II fenomeninin örnekleri, paramagnet - ferromagnet geçişi sırasında bir mıknatısta bir manyetik momentin görünümü (her durumda belirli bir sıcaklığın altında), paramagnet - antiferromagnet geçişi sırasında antiferromanyetik sıralama, metallerde ve alaşımlarda süperiletkenliğin oluşumu, 3He ve 4He'de aşırı akışkanlığın oluşumu, alaşımların sıralanması, paraelektrik-ferroelektrik geçişi sırasında bir maddenin kendiliğinden (kendiliğinden) polarizasyonunun ortaya çıkması, vb.

Deneysel verilerle iyi bir uyum içinde kritik boyutlar ve hal denklemlerinin teorik hesaplanmasında büyük ilerleme kaydedilmiştir. Kritik boyutların yaklaşık değerleri tabloda verilmiştir.

Termodinamiğin kritik boyutları tablosu ve kinetik miktarlar

Değer

T - TL

Isı kapasitesi

Duyarlılık*

bir manyetik alan

manyetik moment

Rayleigh çizgi genişliği

Boyut

* Basınçla yoğunluk değişimi, gerilimle manyetizasyon manyetik alan ve benzeri. tk- Kritik sıcaklık.

İkinci türden FP teorisinin daha da geliştirilmesi, kuantum alan teorisi yöntemlerinin, özellikle de renormalizasyon grubunun yönteminin uygulanmasıyla bağlantılıdır. Bu yöntem, prensipte, gerekli herhangi bir doğrulukla kritik indekslerin bulunmasına izin verir.

F. p.'nin iki türe ayrılması biraz keyfidir, çünkü Isı kapasitesinde küçük sıçramalar ile birinci türden faz geçişleri ve diğer miktarlar ve oldukça gelişmiş dalgalanmalara sahip küçük geçiş ısıları vardır. Php, yalnızca sınırında keyfi olarak çok sayıda parçacık içeren bir sistemde kesin olarak tanımlanmış sıcaklık değerlerinde ve diğer miktarlarda meydana gelen kolektif bir olgudur.

Aydınlatılmış.: Landau L.D., Lifshits E.M., istatistiksel fizik, 2. baskı, M., 1964 (Teorik Fizik, cilt 5); Landau L.D., Akhiezer A.I., Lifshits E.M., Genel fizik dersi. mekanik ve moleküler fizik, 2. baskı, M., 1969; Braut R., Faz geçişleri, çev. İngilizce'den, M., 1967; Fisher M., Doğa kritik durum, başına. İngilizce'den, M., 1968; Stanley G., Faz geçişleri ve kritik olaylar, çev. İngilizce'den, M., 1973; Anisimov M.A., Sıvılarda kritik fenomen çalışmaları, "Fiziksel bilimlerdeki gelişmeler", 1974, v. 114, c. 2; Patashinsky A.Z., Pokrovsky V.L., Faz geçişlerinin dalgalanma teorisi, M., 1975; Kuantum teorisi faz geçişlerinin alanları ve fiziği, çev. English, M., 1975'ten (News of basicphysic, sayı 6); Wilson K., Kogut J., Renormalization group and e-expansion, çev., English, M., 1975 (News of basicphysic, v. 5).

V.L. Pokrovsky.

evre tüm fiziksel olarak aynı olan sistemin bir dizi parçası, kimyasal özellikler ve yapısal kompozisyon. Örneğin, katı, sıvı ve gaz fazları (toplanma durumları olarak adlandırılır) vardır.

Faz geçişi (faz dönüşümü), geniş anlamda - değiştirirken bir maddenin bir fazdan diğerine geçişi dış koşullar (T, R, manyetik ve elektrik alanlar, vb.); dar anlamda - dış parametrelerde sürekli bir değişiklikle fiziksel özelliklerde sıçrama benzeri bir değişiklik. Faz geçişlerini daha da dar anlamda ele alacağız.

Birinci tür ve ikinci tür faz geçişleri vardır. Birinci türden faz geçişi, doğada yaygın bir fenomendir. Bunlar şunları içerir: buharlaşma ve yoğuşma, erime ve katılaşma, süblimleşme veya süblimleşme (bir maddenin erimeden doğrudan kristal halden gaz haline, örneğin kuru buz) ve yoğuşma, katı bir faza vb. yoğunluk, bileşenlerin konsantrasyonu, molar hacim, vb. aniden değişirken, birinci tür geçişlere evrim veya soğurma ısısı (faz geçiş ısısı q) eşlik eder.

İkinci dereceden bir faz geçişine, ısının salınması veya emilmesi eşlik etmez, yoğunluk sürekli olarak değişir, ancak örneğin molar ısı kapasitesi, elektriksel iletkenlik, viskozite, vb. gibi aniden değişir. İkinci derece faz geçişlerinin örnekleri şunlar olabilir: manyetik bir maddenin ferromanyetik bir durumdan geçişi ( ben>> 1) paramanyetik ( m" 1) Curie noktası olarak adlandırılan belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında; bazı metallerin ve alaşımların düşük sıcaklıklarda normal durumdan süper iletken duruma geçişi vb.

İş bitimi -

Bu konu şunlara aittir:

Enstrümantasyon ve bilişim

Rusya Federasyonu Eğitim Bakanlığı ... Moskova devlet akademisi... Enstrümantasyon ve bilişim...

Bu konuyla ilgili ek materyale ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan malzeme ile ne yapacağız:

Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, sosyal ağlarda sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Isı kapasitesi
Özısı maddeler - 1 kg maddeyi 1 K ısıtmak için gereken ısı miktarına eşit bir değer:

izokorik süreç
Onun için V=const. Bu işlemin diyagramı (izokor)

izobarik süreç
Onun için P=sabit. Bu işlemin diyagramı (izobar)

izotermal süreç
Onun için T-const. Örneğin, kimyasal olarak saf maddelerin kaynama, yoğuşma, erime ve kristalleşme süreçleri aşağıdaki durumlarda meydana gelir. Sabit sıcaklık dış basınç sabit ise.

Adyabatik süreç
Bu, sistem ve sistem arasında ısı değişiminin () olmadığı bir süreçtir. çevre. K adyabatik

Dairesel süreçler (döngüler)
Sistemin bir dizi durumdan geçtikten sonra orijinal durumuna döndüğü sürece denir. döngüsel süreç veya döngü. Proses diyagramında döngü kapalı bir eğri olarak gösterilir.

karnot döngüsü
1824'te Fransız fizikçi ve mühendis N. Carnot (1796-1832), iki izoterm ve d'den oluşan tersinir en ekonomik döngüyü teorik olarak analiz ettiği tek çalışmayı yayınladı.

Entropi
4.10.1. termodinamikte entropi

Termodinamiğin ikinci yasası (BNT)
Enerjinin korunumu ve dönüşümünün evrensel yasasını ifade eden termodinamiğin birinci yasası (PNT), süreçlerin yönünü belirlemeye izin vermez. Gerçekten de, kendiliğinden bulaşma süreci

Moleküller arası etkileşimlerin kuvvetleri ve potansiyel enerjisi
Ders 1-2 çalışıldı ideal gazlar Molekülleri ihmal edilebilecek kadar küçük bir iç hacme sahip olan ve birbirleriyle belli bir mesafede etkileşime girmeyen. Yüksek basınçlarda gerçek gazların özellikleri ve

Van der Waals denklemi (VdW)
AT Bilimsel edebiyat Bir gerçek gazın birbirinden farklı 150'den fazla hal denklemi vardır. Hiçbiri gerçekten doğru ve evrensel değil. denklemde duralım

Van der Waals izotermleri
P ve T'nin sabit değerleri için, denklem (2), gaz hacmi V'ye göre üçüncü dereceden bir denklemdir ve bu nedenle, üç gerçek köke (V) sahip olabilir.

Faz diyagramları. üçlü nokta
Aynı maddenin farklı fazları birbirleriyle temas halinde dengede olabilir. Böyle bir denge sadece sınırlı bir sıcaklık aralığında gözlemlenir ve her sıcaklık değeri

Kristal hücre. Kafes parçacıkları arasındaki bağ türleri
Kristalleri sıvılardan ve amorflardan ayıran temel özelliği katılar, çığlığı oluşturan parçacıkların (atomlar, moleküller veya iyonlar) uzaysal düzenlemesinin periyodikliğidir.

Kuantum istatistiklerinin unsurları
Dalgaların ve parçacıkların ikiliği (ikiliği), modern fiziğin temel kavramlarından biridir. Kristallerde hem dalga hem de cisimcik olmak üzere bu yönlerin her ikisini de sergileyen birçok alan vardır.

Fermiyonlar ve bozonlar. Fermi-Dirac ve Bose-Einstein dağılımı
Modern kuantum teorisine göre, tüm temel ve karmaşık parçacıklar ile yarı parçacıklar iki sınıfa ayrılır - fermiyonlar ve bozonlar. Fermiyonlar elektronları, proto

Bir parçacık sisteminin dejenerasyonu kavramı
Kuantum etkileri nedeniyle özellikleri klasik sistemlerin özelliklerinden farklıysa, bir parçacık sistemine dejenere denir. Parçacıklar için dejenerasyon kriterlerini bulalım. Fermi-Dirac ve Bose-Hey dağılımları

Metallerin elektriksel iletkenliğinin kuantum teorisi kavramı
Kuantum teorisine göre, bir metaldeki elektronun kesin bir yörüngesi yoktur; elektron hızına eşit bir grup hızına sahip bir dalga paketi olarak temsil edilebilir. Kuantum teorisi hareketi hesaba katar

Kristallerin bant teorisinin unsurları
Geçen dönem gözden geçirildi enerji seviyeleri bir hidrojen atomundaki elektron [bkz. ders notları, bölüm III, formül (11. 14)]. Orada gösterilebilecek enerji değerleri ve

Kristallerin dielektriklere, metallere ve yarı iletkenlere bölünmesi
Tüm kristaller dielektriklere, metallere ve yarı iletkenlere ayrılır. Düşünce

Yarı iletkenlerin içsel iletkenliği
Kimyasal olarak saf bir yarı iletkenin elektrik iletkenliği (örneğin, saf Ge veya saf Si

safsızlık yarı iletkenler
9.6.1. Donör katışkı, n-tipi yarı iletkenler Bir yarı iletkene katışkıların katılması, onun performansını büyük ölçüde etkiler. elektriksel özellikler. Örneğin, kafeste ne olduğunu düşünelim.

Pn kavşağı
Birçok alanda modern elektronik iki yarı iletkenin n- ve p-tipleri ile temasıyla önemli bir rol oynar

Atom çekirdeğinin yapısı
Çekirdek, atomun neredeyse tüm kütlesinin ve atomunun bulunduğu atomun merkezi kısmıdır. pozitif yük. Bir atomun boyutu angstrom birimleridir (1A=10-10m) ve çekirdek ~10'dur.

Kütle kusuru ve nükleer bağlanma enerjisi
Bir çekirdek oluştuğunda kütlesi azalır: çekirdeğin kütlesi Mn, kendisini oluşturan nükleonların kütlelerinin toplamından Dm ile daha azdır - nükleer kütle kusuru: Dm=Zmp

Nükleer kuvvetler ve özellikleri
Çekirdeğin bileşimi, nötronlara ek olarak, pozitif yüklü protonları içerir ve birbirlerini itmeleri gerekir, yani. bir atomun çekirdeği yok edilmelidir, ama olmaz. Görünüşe göre küçük

radyoaktivite
Radyoaktivite, karakteristik nükleer zamandan (10-22 s) çok daha uzun bir sürede meydana gelen, çekirdeğin bileşiminde kendiliğinden bir değişikliktir. bunu düşünmek için anlaşmıştık

Radyoaktif bozunma yasası
Radyoaktif bozunma istatistiksel bir olgudur, bu nedenle tüm tahminler olasılıklıdır. kendiliğinden bozulma Büyük bir sayı atom çekirdeği radyoaktif bozunma yasasına uyar

nükleer reaksiyonlar
Nükleer reaksiyonlara dönüşüm süreçleri denir atom çekirdeği birbirleriyle veya temel parçacıklarla etkileşimlerinden kaynaklanır. Kural olarak, nükleer reaksiyonlar iki çekirdek dahil

Ders 12. Temel parçacıklar ve dünyanın modern fiziksel resmi
Konsepti tanıtırken temel parçacıklar Başlangıçta, tüm maddeyi oluşturan birincil, sonra bölünmez parçacıkların olduğu varsayıldı. ile 20. yüzyılın başlarına kadar

Parçacıkların birbirine dönüştürülebilirliği
Karakteristik özellik temel parçacıklar, karşılıklı dönüşüm yapabilme yetenekleridir. Toplamda, antiparçacıklarla birlikte 350'den fazla temel parçacık keşfedildi ve sayıları artmaya devam ediyor. Büyük

antiparçacıklar
Mikro kozmosta, her parçacık bir karşıparçacığa karşılık gelir. Örneğin, ilk antiparçacık - pozitron (antielektron) 1935'te keşfedildi, yükü + e'dir. Bir boşlukta, pozitron tıpkı

Faz geçişleri

FAZ GEÇİŞLERİ ( faz dönüşümleri), bir maddenin bir fazdan diğerine geçişleri, sıcaklık, basınç veya diğer herhangi bir dış faktörün (örneğin manyetik veya elektrik alanlar) etkisi altında meydana gelir. Maddenin yoğunluğunda ve entropisinde sıçrama benzeri bir değişikliğin eşlik ettiği faz geçişlerine 1. tür faz geçişleri denir; Bunlar arasında buharlaşma erime, yoğunlaşma, kristalleşme. Bu tür faz geçişleri sırasında, sıcaklık faz geçişleri. 2. tür faz geçişleri yoğunluk ve geçiş noktasında maddenin entropisi sürekli değişir, atermal kapasite, sıkıştırılabilirlik ve diğer benzer nicelikler bir sıçrama yaşar. Kural olarak, bu değişir ve buna göre, simetri faz (örneğin, Curie noktasında paramanyetikten ferromanyetik duruma faz geçişleri sırasında manyetik).

Evregeçişlerilktür evre geçişler, birinci türevlerin aniden değiştiği termodinamik potansiyellerüzerinde yoğun parametreler sistem (sıcaklık veya basınç). Birinci türden geçişler, bir sistemin bir sistemden geçişinde olduğu gibi gerçekleşir. toplama durumu diğerine ve bir toplama durumu içinde (farklı olarak evre geçişler ikinci tür tek bir toplama durumu içinde meydana gelen).

Birinci dereceden faz geçişlerine örnekler

sistemin bir kümelenme durumundan diğerine geçişi sırasında: kristalleşme(sıvı fazdan katıya geçiş), erime(katı fazın sıvıya geçişi), yoğunlaşma(gaz fazının katı veya sıvı hale geçişi), süblimasyon(katı fazın gaz fazına geçişi), ötektik, peritektik imonotektik dönüşümler.

tek bir kümelenme durumu içinde: ötektik, peritektik ve polimorfik dönüşümler, aşırı doymuş katı çözeltilerin ayrışması, sıvı çözeltilerin ayrışması (tabakalaşması), katı çözeltilerin sıralanması.

Bazen birinci dereceden faz geçişleri olarak da adlandırılır. martensitik dönüşümler(şartlı olarak, martensitik dönüşümün girişinde, kararlı, ancak denge dışı bir duruma geçiş gerçekleştiğinden - yarı kararlı durum).

Evregeçişlerikincitür-evre geçişler, bunun için birinci türevler termodinamik potansiyeller basınç ve sıcaklıkta sürekli değişirken, ikinci türevleri bir sıçrama yaşar. Özellikle şu şekildedir: enerji ve bir maddenin hacmi ikinci dereceden bir faz geçişi sırasında değişmez, ancak ısı kapasitesi, sıkıştırılabilirlik, çeşitli duyarlılıklar, vb.

FP (Wiki)

Faz geçişi(faz dönüşümü) termodinamikte - dış koşullar değiştiğinde bir maddenin bir termodinamik fazdan diğerine geçişi. Yoğun parametrelerinde (sıcaklık, basınç vb.) bir değişiklik olan bir faz diyagramı boyunca bir sistemin hareketi açısından, sistem iki fazı ayıran çizgiyi geçtiğinde bir faz geçişi meydana gelir. Farklı termodinamik fazlar, farklı hal denklemleriyle tanımlandığından, bir faz geçişi sırasında aniden değişen bir miktar bulmak her zaman mümkündür.

Termodinamik fazlara bölünme, bir maddenin toplu hallerine bölünmesinden daha küçük bir durum sınıflandırması olduğundan, her faz geçişine toplu halde bir değişiklik eşlik etmez. Ancak, kümelenme durumundaki herhangi bir değişiklik bir faz geçişidir.

En sık düşünülen faz geçişleri, sıcaklıkta bir değişiklik olan, ancak sabit bir basınçta (genellikle 1 atmosfere eşit) olanlardır. Bu nedenle, bir faz geçişinin, erime noktasının vb. "noktası" (çizgiden ziyade) sıklıkla kullanılır.Tabii ki, hem basınçtaki bir değişiklikle hem de sabit sıcaklık ve basınçta bir faz geçişi meydana gelebilir, ancak bileşenlerin konsantrasyonundaki bir değişiklikle (örneğin, doygunluğa ulaşan bir çözeltide tuz kristallerinin görünümü).

Faz geçişlerinin sınıflandırılması

saat birinci dereceden faz geçişi en önemli, birincil kapsamlı parametreler aniden değişir: özgül hacim, depolanan iç enerji miktarı, bileşenlerin konsantrasyonu, vb. Vurgularız: sıcaklık, basınç vb. değişikliklerle bu miktarlardaki ani değişimi kastediyoruz ve zamanda ani bir değişiklik değil (ikincisi için aşağıdaki bölüme bakın) Faz geçişlerinin dinamiği).

En yaygın örnekler birinci tür faz geçişleri:

erime ve kristalleşme

buharlaşma ve yoğunlaşma

süblimasyon ve desüblimasyon

saat ikinci tür faz geçişi yoğunluk ve içsel enerji değiştirmeyin yani çıplak göz böyle bir faz geçişi fark edilmeyebilir. Sıçrama, sıcaklık ve basınca göre türevleriyle deneyimlenir: ısı kapasitesi, termal genleşme katsayısı, çeşitli duyarlılıklar, vb.

İkinci türden faz geçişleri, maddenin yapısının simetrisinin değiştiği durumlarda meydana gelir (simetri tamamen kaybolabilir veya azalabilir). Simetrideki bir değişikliğin bir sonucu olarak ikinci dereceden bir faz geçişinin tanımı Landau'nun teorisi tarafından verilmektedir. Şu anda, simetrideki bir değişiklikten değil, geçiş noktasındaki görünümden bahsetmek gelenekseldir. sipariş parametresi, daha az düzenli bir fazda sıfıra eşit ve daha düzenli bir fazda sıfırdan (geçiş noktasında) sıfır olmayan değerlere değişiyor.

İkinci dereceden faz geçişlerinin en yaygın örnekleri şunlardır:

sistemin kritik bir noktadan geçişi

paramagnet-ferromagnet veya paramagnet-antiferromagnet geçişi (sipariş parametresi - manyetizasyon)

metallerin ve alaşımların süper iletkenlik durumuna geçişi (sipariş parametresi süper iletken kondensatın yoğunluğudur)

sıvı helyumun süperakışkan durumuna geçişi (pp - süperakışkan bileşenin yoğunluğu)

amorf malzemelerin camsı bir duruma geçişi

İkinci dereceden fazla faz geçişlerinin varlığı henüz deneysel olarak doğrulanmamıştır.

Son zamanlarda, bir kuantum faz geçişi kavramı yaygınlaştı, yani klasik termal dalgalanmalar tarafından değil, mutlak sıfır sıcaklıklarda bile var olan kuantum olanlar tarafından kontrol edilen bir faz geçişi, nedeniyle klasik bir faz geçişi gerçekleştirilemez. Nernst teoremi.

Faz geçişlerinin dinamiği

Yukarıda belirtildiği gibi, bir maddenin özelliklerinde bir sıçrama, sıcaklık ve basınçta bir değişiklik olan bir sıçrama anlamına gelir. Gerçekte, sistem üzerinde hareket ederken, bu miktarları değil, hacmini ve toplam iç enerjisini değiştiririz. Bu değişiklik her zaman sonlu bir oranda meydana gelir, bu da yoğunluktaki veya spesifik iç enerjideki tüm boşluğu "kapatmak" için sınırlı bir zamana ihtiyacımız olduğu anlamına gelir. Bu süre zarfında, maddenin tüm hacminde faz geçişi hemen değil, kademeli olarak gerçekleşir. Bu durumda, birinci dereceden bir faz geçişi durumunda, belirli bir miktarda enerji serbest bırakılır (veya alınır), buna denir. faz geçiş ısısı. Faz geçişinin durmaması için bu ısının sürekli olarak uzaklaştırılması (veya sağlanması) veya sistem üzerinde çalışma yapılarak telafi edilmesi gerekir.

Sonuç olarak, bu süre boyunca, faz diyagramında sistemi tanımlayan nokta işlem tamamlanana kadar "donar" (yani basınç ve sıcaklık sabit kalır).