Tizim holati o'zgarganda moddaning bir fazadan ikkinchi fazaga o'tishi fazali transformatsiyalar deyiladi. Faza - ma'lum bir xususiyatga ega bo'lgan tana ob'ektlari to'plami Kimyoviy tarkibi va termodinamik xususiyatlar, interfeys orqali boshqa fazalardan ajratilgan. Yoki boshqacha qilib aytganda: faza - bu tizimdan har qanday mexanik vositalar bilan ajratilishi mumkin bo'lgan bir jinsli bo'lmagan tizimning bir hil qismi. Qoida tariqasida, bitta gaz fazasi mavjud (juda yuqori bosimlarda gaz aralashmalarining tabaqalanishining kamdan-kam holatlari bundan mustasno). Suyuq va ayniqsa qattiq fazalar soni juda ko'p bo'lishi mumkin.

Fazali o'zgarishlarning asosiy xarakteristikasi fazalar termodinamik muvozanat holatida bo'lgan harorat, fazalar o'tish nuqtasidir. 1933 yilda Niderlandiyaning Leyden universiteti professori P.Erenfest tasniflashni taklif qildi. fazali o'tishlar. Ushbu tasnifga ko'ra, birinchi turdagi fazali o'tishlar uchun, fazaga o'tish nuqtasida issiqlik ajralib chiqishi yoki yutilishi ($q$) va hajmning o'zgarishi ($Dv$) xarakterlidir. Birinchi turdagi fazali o'tishlarga, masalan, qattiq jismning suyuqlikka aylanishi (eritish) va teskari jarayon (kristallanish), suyuqlikning bug'ga aylanishi (bug'lanish, qaynatish), bir kristalning boshqasiga o'zgarishi (polimorf o'zgarishlar), va hokazo. Fazali o'tishlar paytida Ikkinchi turdagi issiqlik va hajmli ta'sirlar mavjud emas, lekin o'tish nuqtasida issiqlik sig'imi, issiqlik kengayishining hajmli koeffitsienti va siqilish o'zgarishi mavjud. Ikkinchi turdagi fazali oʻtishlarga, masalan, oddiy oʻtkazgichning oʻta oʻtkazuvchanlik holatiga oʻtishi (q. Superoʻtkazuvchanlik), geliy I oʻta suyuqlik geliy II ga (q. Superoʻtkazuvchanlik), ferromagnitning paramagnitga (q. Magnitizm) va boshqalar kiradi.

Fazaviy muvozanat holati fazalarni o'zgartirish harorati va bosim o'rtasidagi ma'lum munosabat bilan tavsiflanadi. Shunday qilib, erish yoki qaynash nuqtasi tashqi bosimga va bosimga bog'liq to'yingan bug ' berilgan haroratda aniq qiymatga ega. Raqamli bo'lib, birinchi turdagi fazaviy o'tishlarga bu bog'liqlik Klauzius-Klapeyron tenglamasi bilan berilgan, unga ko'ra $Dp/DT=q/TDv.$ >0$), keyin erish harorati, qoida tariqasida, ortishi bilan ortadi. bosim. Istisno - bu qattiqlashuv (vismut, galliy, suv, quyma temir) paytida hajm ortib borayotgan holatlardir. Ta'sir odatda kichik, $((10)^(−2))$ K/atm tartibida. To'yingan bug 'bosimi har doim harorat bilan ortadi.

Fazaviy muvozanat diagrammalar yordamida qulay tarzda tasvirlangan. Bir moddadan, masalan, suvdan tashkil topgan eng oddiy bir komponentli tizim uchun bunday diagramma shaklda ko'rsatilgan. 1. $OA$ va $OC$ satrlari ostida, ya'ni past bosimlar va yuqori haroratlar, bug'ning barqarorligiga mos keladigan mintaqa mavjud, $OB$ va $OC$ chiziqlari orasida - suyuqlik va $OA$ va $OB$ chiziqlari orasida - qattiq muz. Ushbu hududlarning har birida ikkita parametr o'zboshimchalik bilan va mustaqil ravishda o'zgartirilishi mumkin - harorat $T$ va bosim $p$, fazalardan birining barqarorligi hududida qoladi.

$OA,$OB$ va $OC,$ chiziqlari bilan tavsiflangan tizim holatlari ikki faza o'rtasidagi muvozanatga, masalan, $OC$ - suv va bug' o'rtasidagi muvozanatga mos keladi.

Uchta egri chiziqning kesishish nuqtasida, uchlik deb ataladigan nuqtada, uch faza (muz, suv, bug ') muvozanatda. Uchlik nuqtada harorat va bosim qat'iy belgilangan (masalan, suv uchun $0,0078 °C$ va mmHg $4,579$).

$OE$ nuqtali chiziq rasmda. $OC$ chizig'ining davomi bo'lgan 1, haddan tashqari sovutilgan suv bug' bosimining haroratga bog'liqligini ko'rsatadi. Bu har doim muzning bug' bosimidan yuqori bo'lishi aniq. Bunday faza barqarorroq faza mavjud bo'lganda beqaror (metastabil). Metastabil fazalar (haddan tashqari qizib ketish va o'ta sovutish) mavjudligi ehtimoli birinchi darajali fazali o'tishlarning o'ziga xos xususiyati hisoblanadi. O'ta qizib ketish va o'ta sovutish energiyani yangi fazaning yadrolarini (muz kristallari, suyuqlik tomchilari, bug 'pufakchalari) hosil qilish uchun sarflash zarurati bilan bog'liq. Agar siz bug 'va suyuqlikni boshqa fazaga o'tkazish uchun turli xil hiyla-nayranglarga murojaat qilishingiz kerak bo'lsa (masalan, chang zarralarida bug' pufakchalari osongina hosil bo'ladi, keyin haddan tashqari qizdirilgan suv juda toza bo'lishi kerak), unda kristallar uchun beqaror fazalarda uzoq, barqaror mavjudlik ehtimoli deyarli qoidadir. Shunday qilib, olmos juda barqaror, xona haroratida va atmosfera bosimi grafit bo'lishi kerak. Oq qalay 18 ° C da kulrang qalay kukuniga (qalay vabosi) aylanishi kerak. Biroq, ma'lumki, u 20 $ - $ 30 $ o'ta sovutishga osonlikcha bardosh beradi. Va shunga qaramay, qattiq qishda qalayning o'zgarishi sodir bo'ladi. Buni bilmaslik R. Skottning ekspeditsiyasining o'limiga sabab bo'lgan. Janubiy qutb 1912 yilda. Ekspeditsiyaning suyuq yoqilg'i zaxiralari qalay bilan muhrlangan idishlarda edi. Qattiq sovuqda idishlar yorilib, yoqilg'i chiqib ketdi.

Bir fazani boshqasidan ajratib turadigan interfeysda xususiyatlar odatda keskin o'zgaradi. Masalan, suv bug'ining zichligi suvning zichligiga qaraganda ancha past. Ammo harorat oshirilsa, ular bir-biriga yaqinlashadi (2-rasm) va ba'zi bir tanqidiy haroratda tenglashadi. Kritik harorat - bu farq bo'lgan harorat jismoniy xususiyatlar ah suyuqlik va to'yingan bug '. Tegishli bosim kritik bosim deb ataladi. Kritik darajadan past haroratlarda suvning ikkita oson ajratiladigan holati mavjud - bug 'suyuqligi. Kritik darajadan yuqori haroratlarda modda bir hil bug 'holatida bo'ladi. Agar bu bug 'bilan ishg'ol qilingan hajm kamaysa, u holda bosim ortadi, lekin bug' suyuqlikka aylanmaydi. Keskin chegaraga ega bo'lgan ikkita holatni hech qanday bosimda olish mumkin emas (bug 'kondensatsiyasi tufayli kritik harorat ostida sodir bo'ladi). Shuning uchun, shuncha vaqt davomida M. Faraday bosimni oshirib, kislorod va vodorodni kondensatsiya qila olmadi; ularni kritik haroratdan pastroq sovutish kerak edi.

Har bir moddaning o'ziga xos kritik harorati va bosimi mavjud. Masalan, simob uchun $1730°C$ va taxminan $1640$ atm, suv uchun — $374°C$ va $218,4$ atm, karbonat angidrid uchun — $31°C$ va $73$ atm, kislorod uchun — $−118°C. $ va $50$ atm, vodorod — $−240°C$ va $12,8$ atm, geliy — $268°C$ va $2,26$ atm. Maxsus issiqlik bug'lanish harorat oshishi bilan kamayadi va kritik haroratda nolga teng.

Ikkinchi tartibli fazaga o'tish harorati ham bosimga bog'liq. Ammo, yuqorida aytib o'tilganidek, issiqlik va hajm effektlari nolga teng va bu bog'liqlik issiqlik sig'imi, kengayish koeffitsienti va fazaga o'tish nuqtasida siqilishning o'zgarishi bilan belgilanadi.

Ikkinchi turdagi fazali o'tishlar tartib o'zgarishi bilan bog'liq. Buni mis va rux qotishmasi bo'lgan beta guruchdagi fazaviy o'tish misolida tushunish mumkin. Shaklda tasvirlangan mis atomlari. Kubning uchlarida 3 ta yorug'lik doiralari, markazda rux atomlari (qora doiralar) joylashgan (yoki aksincha). To'liq tartibda har bir mis atomi eng yaqin qo'shni sifatida faqat sink atomlariga ega. Ammo harorat ko'tarilgach, atomning "begona" joyni egallashi ehtimoli ortadi. Bu ehtimollar ($((w)_(1))$ - "o'z" saytni egallash ehtimoli va $((w)_(2))$ - "begonalik") har xil bo'lsa (atomlar ko'proq "Ularning" "tugunlarida" "o'tirish"), tugunlar ekvivalent emas va simmetriya (ikki kubik panjara bir-biriga kiritilgan, diagonalning yarmiga siljigan) o'zgarmaydi. Bu past haroratli buyurtma bosqichidir. Biroq, ba'zi bir haroratda, yoki dan kattaroq haroratga teng fazali o'tish ($((T)_(c))$ - Kyuri nuqtasi, frantsuz fizigi P.Kyuri nomi bilan atalgan, xususan, 1895 yilda $((T)_(c) harorat mavjudligini kashf etgan. )=770 °C$, undan yuqorida temirning ferromagnit xossalari yo'qoladi, $((w)_(1))=((w)_(2))$ bo'ladi. Endi barcha tugunlar ekvivalent bo'lib, simmetriya kuchayadi: beta guruch tanasi markazlashtirilgan kubik panjaraga ega. Yangi, yuqori simmetriya bilan yuqori haroratli tartibsiz faza paydo bo'ldi (4-rasm).

Buyurtma darajasini kiritishingiz mumkin $\eta =(((w)_(1))-((w)_(2))):(((w)_(1))+((w)_( 2)) ).$ To‘liq tartiblangan holatda, mutlaq nol haroratda $((w)_(1))=1,$ $((w)_(1))=0$ (barcha atomlar “o‘tiradi”) "ularning" tugunlarida) va ē = 1, butunlay tartibsiz ($T≥((T)_(c))$)$\quad((w)_(1))=((w)_( 2))=1 /2$ (barcha tugunlar bir xil) va $ķ=0.$ Har qanday ixtiyoriy kichik $ē>0$ uchun simmetriya toʻliq tartiblangan faza bilan bir xil boʻladi. Boshqa ikkinchi darajali fazali o'tishlar ham xuddi shunday izohlanadi. Shunday qilib, $((T)_(c))$ ostidagi temir ferromagnit xususiyatlarga ega, yuqorida esa paramagnit (qarang Magnitizm). Isitish paytida ferromagnitizmning yo'qolishi magnit momentlarni - spinlarni joylashtirish tartibining o'zgarishi bilan bog'liq.

$((T)_(c))$ yaqinida tartib darajasi o'zboshimchalik bilan nolga yaqin. Shuning uchun, ikkinchi darajali fazaga o'tish energiya sarfini talab qilmaydi: issiqlik va hajm effektlari nolga teng. Bu, shuningdek, tartibsiz qotishma nima uchun tartiblangan holatga o'ta sovutish mumkin emasligini tushuntiradi.

Past bosimdagi ko'plab moddalar bo'shashmasdan o'ralgan tuzilmalarga kristallanadi. Masalan, kristalli vodorod bir-biridan nisbatan katta masofada joylashgan molekulalardan iborat; Grafitning tuzilishi uzoq masofali uglerod atomlarining bir qator qatlamlaridir. Etarlicha yuqori bosimlarda bunday bo'sh tuzilmalar Gibbs energiyasining katta qiymatlariga mos keladi. Ushbu sharoitlarda F ning past qiymatlari muvozanatning yaqin o'ralgan fazalariga to'g'ri keladi. Shuning uchun, qachon yuqori bosimlar grafit olmosga, molekulyar kristalli vodorod esa atomga (metall) o'tishi kerak. 3He va 4He kvant suyuqliklari eng past haroratgacha normal bosimda suyuq holatda qoladi ( T~ 0,001 K). Buning sababi zarralarning zaif o'zaro ta'siri va ularning tebranishlarining katta amplitudasi ga yaqin haroratda. mutlaq nol(nol tebranishlar deb ataladi, noaniqlik munosabatiga qarang) . Biroq, bosimning oshishi (20 gacha atm da T "0 K) suyuq geliyning qattiqlashishiga olib keladi.. Noldan boshqa haroratlarda va berilgan bosim va haroratda muvozanat fazasi hali ham minimal Gibbs energiyasiga ega bo'lgan fazadir (bosim kuchlarining ishi va miqdori tizimga berilgan issiqlik ayiriladi).

Birinchi toifali F. P.ga xos xususiyat birinchi turdagi F. P. egri chizigʻiga yaqin joyda metastabil muvozanat mintaqasining mavjudligidir (masalan, suyuqlikni qaynash nuqtasidan yuqori haroratgacha qizdirish yoki muzlash nuqtasidan pastroqda oʻta sovutilishi mumkin). Metastabil holatlar ancha vaqtdan beri mavjud, chunki F qiymatidan pastroq (termodinamik jihatdan qulayroq) yangi fazaning shakllanishi ushbu faza yadrolarining paydo bo'lishi bilan boshlanadi. Yadro hosil bo'lishida F qiymatining ortishi uning hajmiga, yo'qolishi esa sirt maydoniga (sirt energiyasining qiymati) proportsionaldir. . Yaralgan kichik yadrolar F ni oshiradi va shuning uchun ular katta ehtimollik bilan kamayadi va yo'qoladi. Biroq, ma'lum bir kritik o'lchamga etgan yadrolar o'sib boradi va butun modda yangi bosqichga o'tadi. Kritik o'lchamdagi yadroning shakllanishi juda mumkin bo'lmagan jarayon va juda kamdan-kam hollarda sodir bo'ladi. Agar moddada begona makroskopik qo'shimchalar (masalan, suyuqlikdagi chang zarralari) bo'lsa, kritik o'lchamdagi yadrolarning paydo bo'lish ehtimoli ortadi. Kritik nuqtaga yaqin joyda muvozanat fazalari orasidagi farq va sirt energiyasi kamayadi, yadrolar osongina hosil bo'ladi. katta o'lchamlar va materiyaning xususiyatlariga ta'sir qiluvchi g'alati shakl (qarang. Tanqidiy hodisalar ) .

II faza hodisalariga misol qilib paramagnit o'tish davrida magnitda magnit momentning paydo bo'lishi (har bir holatda ma'lum bir haroratdan past) - ferromagnit, o'tish paytida antiferromagnit tartiblanishi, metallar va qotishmalarda o'ta o'tkazuvchanlikning paydo bo'lishi, 3He va 4Heda ortiqcha suyuqlikning paydo bo'lishi, tartibli qotishmalar, paraelektrik-ferroelektrik o'tish paytida moddaning o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) qutblanishining paydo bo'lishi va boshqalar.

Tajriba ma'lumotlari bilan yaxshi muvofiqlashgan holda kritik o'lchamlar va holat tenglamalarini nazariy hisoblashda katta yutuqlarga erishildi. Kritik o'lchamlarning taxminiy qiymatlari jadvalda keltirilgan.

Termodinamik va kritik o'lchovlar jadvali kinetik miqdorlar

Qiymat

T - Tk

Issiqlik quvvati

Sezuvchanlik*

Magnit maydon

Magnit moment

Rayleigh chizig'ining kengligi

Hajmi

* Bosim bilan zichlikning o'zgarishi, kuchlanish bilan magnitlanish magnit maydon va boshq. Tk- kritik harorat.

Ikkinchi turdagi FPlar nazariyasining keyingi rivojlanishi kvant maydon nazariyasi usullarini, xususan, renormalizatsiya guruhi usulini qo'llash bilan bog'liq. Bu usul, qoida tariqasida, har qanday talab qilinadigan aniqlik bilan kritik indekslarni topishga imkon beradi.

F. p.ning ikki turga boʻlinishi maʼlum darajada ixtiyoriydir, chunki Issiqlik sig'imi va boshqa miqdorlarda kichik sakrashlar bilan birinchi turdagi fazali o'tishlar va yuqori darajada rivojlangan tebranishlar bilan kichik o'tish issiqliklari mavjud. Php - bu harorat va boshqa miqdorlarning qat'iy belgilangan qiymatlarida, faqat chegarada, o'zboshimchalik bilan ko'p miqdordagi zarrachalarga ega bo'lgan tizimda yuzaga keladigan kollektiv hodisa.

Lit.: Landau L. D., Lifshits E. M., statistik fizika, 2-nashr, M., 1964 (Nazariy fizika, 5-jild); Landau L. D., Akhiezer A. I., Lifshits E. M., Umumiy fizika kursi. Mexanika va Molekulyar fizika, 2-nashr, M., 1969; Braut R., Fazali o'tishlar, trans. ingliz tilidan, M., 1967; Fisher M., Tabiat kritik holat, boshiga. ingliz tilidan, M., 1968; Stenli G., Fazali o'tishlar va tanqidiy hodisalar, trans. ingliz tilidan, M., 1973; Anisimov M. A., Suyuqliklardagi tanqidiy hodisalarni o'rganish, "Fizika fanlari yutuqlari", 1974, 114-v., v. 2; Patashinskiy A. Z., Pokrovskiy V. L., Fazali o'tishlarning dalgalanma nazariyasi, M., 1975; Kvant nazariyasi fazali o'tish maydonlari va fizikasi, tarjima. ingliz tilidan, M., 1975 (Fundamental fizika yangiliklari, 6-son); Wilson K., Kogut J., Renormalization group and e-expansion, transl., Ingliz tilidan, M., 1975 (News of fundamental physics, v. 5).

V. L. Pokrovskiy.

bosqichi- bu barcha fizik jihatdan bir xil bo'lgan tizim qismlari to'plami; kimyoviy xossalari va strukturaviy tarkibi. Masalan, qattiq, suyuq va gazsimon fazalar mavjud (agregatsiya holati deb ataladi).

Fazali o'tish (fazali transformatsiya), keng ma'noda - moddaning o'zgarganda bir fazadan ikkinchisiga o'tishi tashqi sharoitlar (T, R, magnit va elektr maydonlari va boshqalar); tor ma'noda - tashqi parametrlarning doimiy o'zgarishi bilan jismoniy xususiyatlarning sakrashga o'xshash o'zgarishi. Keyinchalik tor ma'noda fazali o'tishlarni ko'rib chiqamiz.

Birinchi va ikkinchi turdagi fazali o'tishlar mavjud. Birinchi turdagi fazali o'tish tabiatda keng tarqalgan hodisadir. Bularga quyidagilar kiradi: bug'lanish va kondensatsiya, erish va qotib qolish, sublimatsiya yoki sublimatsiya (moddaning kristall holatdan to'g'ridan-to'g'ri, erimasdan, gazsimon holatga o'tishi, masalan, quruq muz) va qattiq fazaga kondensatsiya va boshqalar Faza. birinchi turdagi o'tishlar evolyutsiya yoki yutilish issiqligi (q fazali o'tish issiqligi) bilan birga bo'lib, zichlik, tarkibiy qismlarning konsentratsiyasi, molyar hajm va boshqalar keskin o'zgaradi.

Ikkinchi tartibli fazali o'tish issiqlikning chiqishi yoki yutilishi bilan birga bo'lmaydi, zichlik doimiy ravishda o'zgaradi, lekin keskin o'zgaradi, masalan, molyar issiqlik sig'imi, elektr o'tkazuvchanligi, yopishqoqlik va boshqalar. Ikkinchi tartibli fazali o'tishlarga misollar keltirilishi mumkin. magnit moddaning ferromagnit holatidan o'tishi ( m>> 1) paramagnitga ( m" 1) ma'lum bir haroratgacha qizdirilganda, Kyuri nuqtasi deb ataladi; ba'zi metallar va qotishmalarning past haroratlarda normal holatdan o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishi va boshqalar.

Ishning oxiri -

Ushbu mavzu quyidagilarga tegishli:

Asboblar va informatika

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim vazirligi ... Moskva davlat akademiyasi... Asboblar va informatika...

Agar sizga ushbu mavzu bo'yicha qo'shimcha material kerak bo'lsa yoki siz qidirayotgan narsangizni topa olmasangiz, bizning ishlar ma'lumotlar bazasida qidiruvdan foydalanishni tavsiya etamiz:

Qabul qilingan material bilan nima qilamiz:

Agar ushbu material siz uchun foydali bo'lib chiqsa, uni ijtimoiy tarmoqlardagi sahifangizga saqlashingiz mumkin:

Ushbu bo'limdagi barcha mavzular:

Issiqlik quvvati
Maxsus issiqlik moddalar - 1 kg moddani 1 K ga qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga teng qiymat:

Izoxorik jarayon
Uning uchun V = const. Ushbu jarayonning diagrammasi (izoxora)

izobarik jarayon
Uning uchun P = const. Ushbu jarayonning diagrammasi (izobar)

Izotermik jarayon
Uning uchun T-const. Masalan, kimyoviy toza moddalarning qaynashi, kondensatsiyasi, erishi va kristallanish jarayonlari sodir bo'ladi. doimiy harorat agar tashqi bosim doimiy bo'lsa.

adiabatik jarayon
Bu tizim va o'rtasida issiqlik almashinuvi () bo'lmagan jarayondir muhit. K adiabatik

Doiraviy jarayonlar (tsikllar)
Tizimning bir qator holatlardan o'tib, dastlabki holatiga qaytish jarayoni deyiladi dumaloq jarayon yoki tsikl. Jarayon diagrammasida tsikl yopiq egri chiziq sifatida tasvirlangan

Karno sikli
1824 yilda frantsuz fizigi va muhandisi N. Karno (1796-1832) ikkita izoterm va d dan iborat bo'lgan teskari eng iqtisodiy tsiklni nazariy tahlil qilgan yagona ishini nashr etdi.

Entropiya
4.10.1. Termodinamikada entropiya

Termodinamikaning ikkinchi qonuni (BNT)
Energiyaning saqlanish va o'zgarishining universal qonunini ifodalovchi termodinamikaning birinchi qonuni (PNT) jarayonlarning yo'nalishini aniqlashga imkon bermaydi. Haqiqatan ham, o'z-o'zidan uzatish jarayoni

Molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari va potentsial energiyasi
1-2 ma'ruzalar o'rganildi ideal gazlar, ularning molekulalari arzimas darajada kichik ichki hajmga ega va bir-biri bilan masofadan o'zaro ta'sir qilmaydi. Haqiqiy gazlarning yuqori bosimdagi xossalari va

Van der Vaals tenglamasi (VdW)
DA ilmiy adabiyotlar real gazning bir-biridan farq qiluvchi 150 dan ortiq holat tenglamalari mavjud. Ularning hech biri haqiqatan ham haqiqiy va universal emas. Keling, tenglamaga to'xtalib o'tamiz

Van der Vaals izotermlari
P va T ning sobit qiymatlari uchun (2) tenglama V gaz hajmiga nisbatan uchinchi darajali tenglamadir va shuning uchun u uchta haqiqiy ildizga (V) ega bo'lishi mumkin.

Fazali diagrammalar. uch nuqta
Xuddi shu moddaning turli fazalari muvozanatda, bir-biri bilan aloqada bo'lishi mumkin. Bunday muvozanat faqat cheklangan harorat oralig'ida va har bir harorat qiymatida kuzatiladi

Kristal hujayra. Panjara zarralari orasidagi bog'lanish turlari
Kristallarning asosiy xususiyati ularni suyuqlik va amorflardan ajratib turadi qattiq moddalar, yig'lashni tashkil etuvchi zarrachalarning (atomlar, molekulalar yoki ionlar) fazoviy joylashuvining davriyligi.

Kvant statistikasining elementlari
To'lqinlar va zarralarning dualizmi (dualizmi) zamonaviy fizikaning asosiy tushunchalaridan biridir. Kristallarda bu ikkala jihatni ko'rsatadigan ko'plab maydonlar mavjud - ikkala to'lqin va korpuskula.

fermionlar va bozonlar. Fermi-Dirak va Bose-Eynshteyn taqsimoti
Zamonaviy kvant nazariyasiga ko'ra, barcha elementar va murakkab zarralar, shuningdek kvazizarralar ikki sinfga - fermionlar va bozonlarga bo'linadi. Fermiyonlarga elektronlar, proto kiradi

Zarrachalar sistemasining degeneratsiyasi haqida tushuncha
Zarrachalar sistemasi, agar uning xossalari kvant effektlari tufayli klassik sistemalar xossalaridan farq qilsa, degenerativ deyiladi. Keling, zarralar uchun degeneratsiya mezonlarini topamiz. Fermi-Dirak va Bose-Hey taqsimotlari

Metalllarning elektr o'tkazuvchanligining kvant nazariyasi haqida tushuncha
Kvant nazariyasiga ko'ra, metalldagi elektron aniq traektoriyaga ega emas, uni elektron tezligiga teng guruh tezligiga ega bo'lgan to'lqin paketi sifatida ko'rsatish mumkin. Kvant nazariyasi harakatni hisobga oladi

Kristallarning tarmoqli nazariyasi elementlari
O'tgan semestrda biz ko'rib chiqdik energiya darajalari vodorod atomidagi elektron [qarang. ma'ruza matni, III qism, formula (11. 14)]. Bu mumkin bo'lgan energiya qiymatlari ko'rsatildi

Kristallarning dielektriklarga, metallarga va yarim o'tkazgichlarga bo'linishi
Barcha kristallar dielektriklarga, metallarga va yarim o'tkazgichlarga bo'linadi. Mulohaza

Yarimo'tkazgichlarning ichki o'tkazuvchanligi
Kimyoviy toza yarimo'tkazgichning elektr o'tkazuvchanligi (masalan, sof Ge yoki sof Si

Nopok yarim o'tkazgichlar
9.6.1. Donor nopokligi, n-tipli yarimo'tkazgichlar Yarimo'tkazgichga aralashmalarning kiritilishi unga katta ta'sir qiladi. elektr xususiyatlari. Keling, masalan, agar panjara ichida bo'lsa, nima bo'lishini ko'rib chiqaylik

P-n birikmasi
Ko'p sohalarda zamonaviy elektronika n- va p-tiplari bilan ikkita yarimo'tkazgichning aloqasi muhim rol o'ynaydi

Atom yadrolarining tuzilishi
Yadro atomning markaziy qismi bo'lib, unda atomning deyarli barcha massasi va uning musbat zaryad. Atomning kattaligi angstrom birliklari (1A=10-10m), yadrosi esa ~10

Massa nuqsoni va yadroviy bog'lanish energiyasi
Yadro hosil bo'lganda uning massasi kamayadi: yadro massasi Mn uni tashkil etuvchi nuklonlar massalari yig'indisidan Dm ga kam - yadro massasi nuqsoni: Dm=Zmp.

Yadro kuchlari va ularning xossalari
Yadro tarkibi, neytronlardan tashqari, musbat zaryadlangan protonlarni o'z ichiga oladi va ular bir-birini itarishi kerak, ya'ni. atom yadrosi yo'q qilinishi kerak, lekin bu sodir bo'lmaydi. Ma'lum bo'lishicha, kichkinagina

Radioaktivlik
Radioaktivlik - yadro tarkibining o'z-o'zidan o'zgarishi bo'lib, u xarakterli yadro vaqtidan (10-22 s) ancha uzoqroq vaqt davomida sodir bo'ladi. Biz buni ko'rib chiqishga kelishib oldik

Radioaktiv parchalanish qonuni
Radioaktiv parchalanish statistik hodisadir, shuning uchun barcha bashoratlar ehtimollikdir. Spontan parchalanish katta raqam atom yadrolari radioaktiv parchalanish qonuniga bo'ysunadi

yadro reaksiyalari
Yadro reaktsiyalari transformatsiya jarayonlari deb ataladi atom yadrolari ularning bir-biri bilan yoki elementar zarralar bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadi. Qoida tariqasida, ichida yadro reaksiyalari ikkita yadro ishtirok etadi

Ma'ruza 12. Elementar zarralar va dunyoning hozirgi fizik rasmi
Kontseptsiyani kiritishda elementar zarralar dastlab barcha moddalarni tashkil etuvchi birlamchi, keyin esa bo'linmas zarralar bor deb faraz qilingan. 20-asr boshlariga qadar, bilan

Zarrachalarning o'zaro konvertatsiyasi
xarakterli xususiyat elementar zarralar - ularning o'zaro o'zgarish qobiliyati. Hammasi bo'lib, antizarralar bilan birgalikda 350 dan ortiq elementar zarrachalar topildi va ularning soni o'sishda davom etmoqda. Katta

antizarralar
Mikrokosmosda har bir zarracha antizarrachaga mos keladi. Masalan, birinchi antizarra - pozitron (antielektron) 1935 yilda kashf etilgan, uning zaryadi +e. Vakuumda pozitron xuddi shunday

Fazali o'tishlar

FAZA O'TISHLARI ( fazali transformatsiyalar), harorat, bosim o'zgarishi yoki boshqa har qanday tashqi omillar (masalan, magnit yoki elektr maydonlari) ta'sirida sodir bo'ladigan moddaning bir fazadan ikkinchisiga o'tishi. Moddaning zichligi va entropiyasining sakrashga oʻxshash oʻzgarishi bilan kechadigan fazali oʻtishlar 1-toifa fazali oʻtishlar deyiladi; Bularga bug'lanish kiradi erish, kondensatsiya, kristallanish. Bunday fazaviy o'tishlar jarayonida, issiqlik fazali o'tishlar. 2-turdagi fazali o'tishlar zichlik va materiyaning entropiyasi o'tish nuqtasida doimiy ravishda o'zgaradi, atermik sig'im, siqilish va boshqa shunga o'xshash miqdorlar sakrashni boshdan kechiradi. Qoida tariqasida, bu o'zgaradi va shunga mos ravishda simmetriya faza (masalan, Kyuri nuqtasida paramagnit holatdan ferromagnit holatga o'tish fazalarida magnit).

Bosqicho'tishlarbirinchimehribon bosqichi o'tishlar, ular uchun birinchi hosilalar keskin o'zgaradi termodinamik potentsiallar yoqilgan intensiv parametrlar tizim (harorat yoki bosim). Birinchi turdagi o'tishlar tizimning bittadan o'tishdagi kabi amalga oshiriladi agregatsiya holati boshqasiga va bir agregatsiya holatida (farqli ravishda bosqichi o'tishlar ikkinchi mehribon agregatsiyaning yagona holatida yuzaga keladigan).

Birinchi tartibli fazali o'tishlarga misollar

tizimning bir agregat holatidan ikkinchisiga o'tishida: kristallanish(suyuq fazaning qattiq holatga o'tishi), erish(qattiq fazaning suyuqlikka o'tishi), kondensatsiya(gazsimon fazaning qattiq yoki suyuqlikka o'tishi), sublimatsiya(qattiq fazaning gazsimon fazaga o'tishi), evtektik, peritektik imonotektik transformatsiyalar.

agregatsiyaning bir holati doirasida: evtektik, peritektik va polimorf o'zgarishlar, o'ta to'yingan qattiq eritmalarning parchalanishi, suyuq eritmalarning parchalanishi (stratifikatsiyasi), qattiq eritmalarning tartibi.

Ba'zan birinchi tartibdagi fazali o'tishlar ham deyiladi martensitik transformatsiyalar(shartli ravishda, chunki martensitik transformatsiyaga kirishda barqaror, ammo muvozanatsiz holatga o'tish amalga oshiriladi - metastabil holat).

Bosqicho'tishlarikkinchimehribon-bosqichi o'tishlar, buning uchun birinchi hosilalar termodinamik potentsiallar bosim va harorat doimiy ravishda o'zgarib turadi, ikkinchi hosilalari esa sakrashni boshdan kechiradi. Bundan, xususan, shundan kelib chiqadi energiya va ikkinchi tartibli fazaga o'tishda moddaning hajmi o'zgarmaydi, balki uning issiqlik sig'imi, siqilish, turli sezuvchanlik va boshqalar.

FP (Wiki)

Fazali o'tish(faza transformatsiyasi) termodinamikada - tashqi sharoit o'zgarganda moddaning bir termodinamik fazadan ikkinchisiga o'tishi. Tizimning intensiv parametrlari (harorat, bosim va boshqalar) o'zgarishi bilan faza diagrammasi bo'ylab harakatlanishi nuqtai nazaridan, tizim ikki fazani ajratuvchi chiziqni kesib o'tganda fazali o'tish sodir bo'ladi. Turli termodinamik fazalar turli holat tenglamalari bilan tavsiflanganligi sababli, fazalar o'tish paytida keskin o'zgaruvchan miqdorni topish har doim mumkin.

Termodinamik fazalarga bo'linish materiyaning agregat holatlariga bo'linishdan ko'ra holatlarning kichikroq tasnifi bo'lganligi sababli, har bir fazaga o'tish agregat holatining o'zgarishi bilan birga bo'lmaydi. Biroq, agregatsiya holatidagi har qanday o'zgarish fazali o'tish hisoblanadi.

Eng tez-tez ko'rib chiqiladigan fazali o'tishlar harorat o'zgarishi bilan, lekin doimiy bosimda (odatda 1 atmosferaga teng). Shuning uchun ham fazaviy o‘tish, erish nuqtasi va hokazolarning “nuqtasi” (chiziq emas) atamalari ko‘p qo‘llaniladi.Albatta, fazali o‘tish bosimning o‘zgarishi bilan ham, doimiy harorat va bosimda ham sodir bo‘lishi mumkin, balki. komponentlar konsentratsiyasining o'zgarishi bilan (masalan, to'yinganlikka erishgan eritmada tuz kristallarining paydo bo'lishi).

Fazali o'tishlarning tasnifi

Da birinchi darajali fazaga o'tish eng muhim, birlamchi keng ko'lamli parametrlar keskin o'zgaradi: solishtirma hajm, saqlangan ichki energiya miqdori, komponentlar kontsentratsiyasi va boshqalar.. Ta'kidlaymiz: biz harorat, bosim va boshqalarning o'zgarishi bilan bu miqdorlarning keskin o'zgarishini nazarda tutamiz. , va vaqtning keskin o'zgarishi emas (ikkinchisi uchun quyidagi bo'limga qarang Fazali o'tishlar dinamikasi).

Eng keng tarqalgan misollar birinchi turdagi fazali o'tishlar:

erish va kristallanish

bug'lanish va kondensatsiya

sublimatsiya va desublimatsiya

Da ikkinchi turdagi fazali o'tish zichligi va ichki energiya o'zgartirmang, shuning uchun yalang'och ko'z bunday fazali o'tish sezilmasligi mumkin. O'tishni harorat va bosimga nisbatan ularning hosilalari boshdan kechiradi: issiqlik sig'imi, termal kengayish koeffitsienti, turli xil sezuvchanlik va boshqalar.

Ikkinchi turdagi fazali o'tishlar materiya strukturasining simmetriyasi o'zgarganda (simmetriya butunlay yo'qolishi yoki kamayishi mumkin) sodir bo'ladi. Simmetriyaning o'zgarishi natijasida ikkinchi tartibli fazaga o'tishning tavsifi Landau nazariyasi bilan berilgan. Hozirgi vaqtda simmetriyaning o'zgarishi haqida emas, balki o'tish nuqtasidagi ko'rinish haqida gapirish odatiy holdir. buyurtma parametri, kamroq tartiblangan fazada nolga teng va tartibli bosqichda noldan (o'tish nuqtasida) nolga teng bo'lmagan qiymatlarga o'zgaradi.

Ikkinchi darajali fazali o'tishlarning eng keng tarqalgan misollari:

tizimning tanqidiy nuqtadan o'tishi

paramagnet-ferromagnit yoki paramagnet-antiferromagnit o'tish (tartib parametri - magnitlanish)

metallar va qotishmalarning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishi (tartib parametri - o'ta o'tkazuvchan kondensatning zichligi)

suyuq geliyning super suyuqlik holatiga o'tishi (pp - superfluid komponentining zichligi)

amorf materiallarning shishasimon holatga o'tishi

Ikkinchi tartibdan ortiq fazali o'tishlarning mavjudligi hali eksperimental ravishda tasdiqlanmagan.

So'nggi paytlarda kvant fazali o'tish tushunchasi keng tarqaldi, ya'ni klassik termal tebranishlar bilan emas, balki mutlaq nol haroratlarda ham mavjud bo'lgan kvantlar tomonidan boshqariladigan fazali o'tish, bu erda klassik faza o'tishini amalga oshirish mumkin emas. Nernst teoremasi.

Fazali o'tishlar dinamikasi

Yuqorida aytib o'tilganidek, moddaning xususiyatlarida sakrash harorat va bosimning o'zgarishi bilan sakrashni anglatadi. Haqiqatda, tizimga ta'sir qilganda, biz bu miqdorlarni emas, balki uning hajmini va umumiy ichki energiyasini o'zgartiramiz. Bu o'zgarish har doim qandaydir cheklangan tezlikda sodir bo'ladi, ya'ni zichlikdagi yoki o'ziga xos ichki energiyadagi butun bo'shliqni "qoplash" uchun bizga chekli vaqt kerak bo'ladi. Bu vaqt ichida fazaga o'tish moddaning butun hajmida darhol sodir bo'lmaydi, lekin asta-sekin. Bunday holda, birinchi darajali fazaga o'tishda ma'lum miqdorda energiya chiqariladi (yoki olinadi), bu deyiladi. fazali o'tish issiqligi. Fazali o'tish to'xtab qolmasligi uchun ushbu issiqlikni doimiy ravishda olib tashlash (yoki etkazib berish) yoki tizimda ishlarni bajarish orqali uni qoplash kerak.

Natijada, bu vaqt ichida tizimni tavsiflovchi bosqich diagrammasidagi nuqta jarayon tugagunga qadar "muzlaydi" (ya'ni bosim va harorat doimiy bo'lib qoladi).