Phân loại chuyển pha

Các chuyển pha được phân loại dựa trên cách các đại lượng nhiệt động lực học biến đổi tại điểm chuyển tiếp, sự phân chia chính là giữa chuyển pha bậc một có nhiệt ẩn và chuyển pha liên tục không có nhiệt ẩn.

Definition

Phân loại chuyển pha sắp xếp chúng theo hành vi phân tích của năng lượng tự do tại điểm chuyển tiếp: chuyển pha bậc một cho thấy sự gián đoạn trong các đạo hàm bậc nhất của nó với nhiệt ẩn, trong khi chuyển pha liên tục có các đạo hàm bậc nhất liên tục nhưng các đạo hàm bậc cao hơn có điểm kỳ dị.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự phân biệt giữa chuyển pha bậc một, được đánh dấu bằng sự gián đoạn trong các đạo hàm bậc nhất của năng lượng tự do và nhiệt ẩn liên quan, và chuyển pha liên tục (bậc hai), nơi các đạo hàm bậc nhất liên tục nhưng các đạo hàm bậc cao hơn phân kỳ hoặc nhảy vọt. Sự cùng tồn tại, trạng thái siêu bền và trễ, giản đồ pha và điểm tới hạn, cũng như phân loại Ehrenfest và những hạn chế của nó cũng được đề cập.

Core questions

• Hành vi của các đạo hàm năng lượng tự do phân biệt chuyển pha bậc một với chuyển pha liên tục như thế nào?
• Tại sao chuyển pha bậc một liên quan đến nhiệt ẩn, trạng thái siêu bền và hiện tượng trễ?
• Điều gì xảy ra với sự phân biệt giữa các pha tại một điểm tới hạn?
• Những hạn chế của sơ đồ phân loại Ehrenfest ban đầu là gì?

Key concepts

• Chuyển pha bậc một và nhiệt ẩn
• Chuyển pha liên tục (bậc hai)
• Sự cùng tồn tại pha và điểm tới hạn
• Trạng thái siêu bền và hiện tượng trễ
• Phân loại Ehrenfest và giới hạn của nó

Clinical relevance

Việc phân biệt bậc của một chuyển pha rất quan trọng để hiểu các quá trình nóng chảy, sôi và thăng hoa, các chuyển pha từ tính và siêu dẫn, và các quá trình kỹ thuật từ kết tinh đến hình thành hợp kim, nơi nhiệt ẩn và hiện tượng trễ có những hệ quả thực tiễn.

History

Ehrenfest đề xuất phân loại các chuyển pha theo đạo hàm gián đoạn bậc thấp nhất của năng lượng tự do vào những năm 1930; sơ đồ này sau đó được tinh chỉnh thành sự phân biệt hiện đại giữa bậc một và liên tục khi các điểm phân kỳ, thay vì chỉ là các bước nhảy đơn giản, được công nhận tại các điểm tới hạn.

Key figures

• Paul Ehrenfest
• Lev Landau

Seminal works

• landaulifshitz1980stat
• stanley1971

Frequently asked questions

Tại sao nóng chảy là chuyển pha bậc một nhưng chuyển pha Curie lại liên tục?

Nóng chảy hấp thụ nhiệt ẩn và cho thấy sự thay đổi mật độ gián đoạn, những dấu hiệu của chuyển pha bậc một, trong khi độ từ hóa của vật liệu sắt từ giảm liên tục về 0 tại điểm Curie mà không có nhiệt ẩn, đặc trưng của chuyển pha liên tục.