相变分类

相变根据热力学量在转变时的行为进行分类，主要区别在于具有潜热的一级相变和不具有潜热的连续相变。

Definition

相变分类根据自由能在相变时的解析行为对其进行组织：一级相变表现出其一阶导数的不连续性和潜热，而连续相变则具有连续的一阶导数但高阶导数是奇异的。

Scope

本主题涵盖了一级相变（以自由能一阶导数的不连续性和相关的潜热为特征）与连续（二级）相变（其一阶导数连续但高阶导数发散或跳跃）之间的区别。内容包括相共存、亚稳态和滞后现象、相图和临界点，以及埃伦费斯特分类及其局限性。

Core questions

• 自由能导数的行为如何区分一级相变和连续相变？
• 为什么一级相变涉及潜热、亚稳态和滞后现象？
• 在临界点处，相之间的区别会发生什么变化？
• 原始埃伦费斯特分类方案的局限性是什么？

Key concepts

• 一级相变和潜热
• 连续（二级）相变
• 相共存和临界点
• 亚稳态和滞后现象
• 埃伦费斯特分类及其局限性

Clinical relevance

区分相变的阶数对于理解熔化、沸腾和升华、磁性和超导转变，以及从结晶到合金形成等工程过程至关重要，在这些过程中，潜热和滞后现象具有实际意义。

History

埃伦费斯特在20世纪30年代提出根据自由能最低不连续导数对相变进行分类；该方案后来被完善为现代的一级相变与连续相变之分，因为人们认识到临界点处存在发散而非简单的跳跃。

Key figures

• Paul Ehrenfest
• Lev Landau

Seminal works

• landaulifshitz1980stat
• stanley1971

Frequently asked questions

为什么熔化是一级相变，而居里转变是连续相变？

熔化吸收潜热并显示出不连续的密度变化，这是一级相变的标志；而铁磁体的磁化强度在居里点连续降至零，没有潜热，这是连续相变的特征。