A fázis fogalma
Munkacím: A fázis fogalma. Az 1. és 2. nemzetség fázisátalakulása. Fázisdiagramok. Hárompont
Szakirány: Fizika
Leírás: A fázis fogalma. Egykomponensű rendszerben a különböző fázisokat különböző aggregátumállapotok vagy különböző polimorf módosulatok képviselhetik. Egy többkomponensű rendszerben a fázisok különböző összetételű és szerkezetűek lehetnek. Alapfogalmak A gáz mindig egyetlen fázisból áll, A folyadék különböző összetételű folyadékfázisokból állhat A folyadék folyadék-összetapadhatatlansága, de ugyanabból a kompozícióból két különböző folyadék nem létezhet egyensúlyban.
Fájlméret: 57 KB
A munkát letöltötték: 139 fő.
A szakasz fogalma. Az 1. és 2. nemzetség fázisátalakulása. Fázisdiagramok. Hárompont.
A termodinamikai fázis # 151; a termodinamikai rendszer termodinamikailag homogén összetétele és tulajdonságai, amelyek a fázisoktól az interfészektől elválaszthatók, és amelyeken a rendszer egyes tulajdonságai hirtelen megváltoznak. Egy másik definíció: Fázis # 151; A heterogén rendszer homogén része. Egykomponensű rendszerben a különböző fázisokat különböző aggregátumállapotok vagy különböző polimorf módosulatok képviselhetik. Egy többkomponensű rendszerben a fázisok különböző összetételű és szerkezetűek lehetnek.
Gáz mindig áll egy egyfázisú fluid állhat több folyékony fázisok különböző összetételű (szegregáció, nem elegyedő folyadék), hanem két különböző folyadékok a készítmény nem egyidejűleg egyensúlyban létezik. Az anyag szilárd állapotban állhat több fázisból, amelyek közül néhány lehet ugyanolyan összetételű, de különböző struktúrák (polimorf módosulatait, allotrópia).
A különféle fázisok különböző molekuláris csomagolási lehetőségekkel rendelkeznek (kristályos fázisok, különböző kristályrácsok), és ennek következtében a kompressziós együttható jellemző értékei, a hőtágulási együttható és más jellemzők. Ezenkívül a különböző fázisok különböző elektromos (ferroelektrics), mágneses (ferromágneses) és optikai tulajdonságokkal rendelkeznek (például szilárd oxigén).
Termodinamikai fázisok a fázisdiagramban
Tipikus fázisdiagramok. A zöld vonal pontok kóros vizet mutatnak
Az anyag fázisdiagramjában a különböző termodinamikai fázisok bizonyos régiókat foglalnak el. A különböző termodinamikai fázisokat elválasztó vonalakat fázisátalakítási vonalaknak nevezzük. Ha az anyag olyan körülmények között van, amely egy adott ponton belül található, akkor teljesen ebben a termodinamikai fázisban van. Ha az anyag állapota a fázistranszferek egyikének pontjával megegyezik, akkor a termodinamikai egyensúlyban lévő anyag részben egy, részben egy másik fázisban lehet. A két fázis arányát rendszerint a rendszer által tárolt teljes energia határozza meg.
Lassú (adiabatikus) nyomás- vagy hőmérsékletváltozás esetén az anyagot a fázisdiagram mozgási pontja írja le. Ha ez a mozgáspontja átmegy a termodinamikai fázisokat elválasztó vonalak egyikén, akkor egy fázisátalakítás történik, amelynél az anyag fizikai tulajdonságai folyamatosan megváltoznak.
Nem minden szakasz teljesen elválik egymástól egy fázisátalakító vonalon. Bizonyos esetekben ez a sor megszakadhat, és egy kritikus ponton végződhet. Ebben az esetben lehetséges egy fokozatos átmenet, de nem hirtelen átmenet egyik fázisból a másikba, megkerülve a fázisátmenetek sorát.
A fázisdiagramnak azt a pontját, ahol három fázisátalakulási folyamat konvergál, hármas pontnak nevezik. Általában az anyag hármas pontja alatt különleges esetet jelent, ha az olvadási, forrási és szublimációs vonalak egymáshoz közelítenek, azonban a kellően gazdag fázisdiagramokon több hármaspont lehet. Hárompontos, termodinamikai egyensúlyi állapotban lévő anyag részben mindhárom fázisban megtalálható. Többdimenziós fázisdiagramokon (azaz ha más intenzív értékek vannak a hőmérséklet és a nyomás mellett), létezhetnek négy pont stb.
Termodinamikai fázisok és az anyag aggregált állapotai
Az anyag termodinamikai fázisainak halmaza általában sokkal gazdagabb, mint az összesített állapotok halmaza, azaz ugyanaz az aggregált anyagállapot lehet különböző termodinamikai fázisokban. Ezért az anyag leírása az aggregált állapotok tekintetében meglehetősen durva, és nem különböztethet meg néhány fizikai különböző helyzetet.
A termodinamikai fázisok gazdag sorozata rendszerint különböző rendelési változatokhoz kapcsolódik, amelyek egy vagy több aggregátumállapotban megengedettek.
Gázállapotban az anyagnak nincs rendje. Ennek megfelelően, gázállapotban minden anyagnak csak egy termodinamikai fázisa van. (A fázisátmenetek, mint például a molekulák disszociációja vagy az ionizáció, definíció szerint, egy anyag átmenete a másikba).
A folyadék orientációs sorrendben van. de általában nincs transzlációs sorrendje. Ennek eredményeként ugyanaz a folyadék különböző termodinamikai fázisokkal rendelkezhet, de számuk ritkán haladja meg az egységet. Például egy új folyadékfázis létezik a túlhűtött vízben. Egy másik konkrét példa: a folyadék héliumban lévő szuperfluidállapot.
A kristályos szilárd anyag mind transzlációs. és a tájékozódási rend. Ennek eredményeképpen a szomszédos molekulák egymáshoz viszonyított orientációjának számos lehetséges változata is előfordulhat, amelyek különböző nyomáson és hőmérsékleten energiahatékonyak lehetnek. Ennek eredményeképpen a tömör testek általában bonyolult fázisdiagramok.
Fázisátmenetek osztályozása
Az elsőrendű fázisátalakulással a legfontosabb, elsődleges kiterjedt paraméterek hirtelen változnak: az adott térfogat (azaz sűrűség), a tárolt belső energia mennyisége. összetevők koncentrációja, stb hangsúlyozzák: .. értünk lépcsőzetes változást ezen értékek a hőmérséklet-változások, nyomás, stb, és nem lépcsőzetes időbeli változása (lásd alább az utolsó szakaszban Dynamics fázisátalakulások.) ...
Az elsőrendű fázisátalakítások leggyakoribb példái:
olvadás és megszilárdulás, forrás és kondenzáció. szublimáció és desublimáció
Másodrendű fázisátalakulással a sűrűség és a belső energia nem változik, így egy ilyen fázisátmenet szabad szemmel látható. A második származékokat a hőmérséklet és a nyomás tekintetében egy ugrás tapasztalja: hőteljesítmény, hőtágulási tényező, különböző érzékenységek stb.
A második fázisú átmenetek abban az esetben fordulnak elő, amikor az anyag szerkezetének szimmetriája megváltozik (a szimmetria teljesen eltűnik vagy csökken). A szekcionált változás következtében a másodikrendű fázistranszfer leírását a Landau-elmélet adja. Jelenleg nem szokás a szimmetria változásáról beszélni, hanem az átmeneti ponton a megbízási paraméter megjelenéséről. egyenlő nullával egy kevésbé rendezett fázisban, és nullától (az átmeneti ponton) nullától eltérő értékig változik egy rendezett fázisban.
A második fázisátalakítások leggyakoribb példái a következők:
egy kritikus ponton áthaladva
a paramágnet-ferromágnes átmenet vagy a paramágnet-antiferromagnet (a rend paraméter # 151; mágnesezettség)
a fémek és ötvözetek szupravezetéses állapotba való átmenete (sorrendi paraméter # 151; szupravezető kondenzátum sűrűsége)
a folyékony hélium átmenete a szuperfluid állapotba (Sec. # 151; a szuperfluid komponens sűrűsége)
az amorf anyagok átjutása az üvegtestbe
A modern fizika olyan rendszereket is vizsgál, amelyek egy harmadik vagy magasabb fázisátalakulást tartalmaznak.
A közelmúltban a kvantumfázis-átmenet fogalma széles körben elterjedt. azaz fázistranszfer által szabályozva, nem klasszikus termális ingadozásokkal. de a kvantum, amely még abszolút nulla hőmérsékleten is létezik. ahol a klasszikus fázisátalakítás nem valósítható meg a Nernst-tétel miatt.
Hárompont # 151; pont a fázisdiagramon, ahol három fázisú fázisátmenet találkozik. Hárompont # 151; ez egy vegyi anyag egyik jellemzője. Általában a hármas pontot a hőmérséklet és a nyomás értéke határozza meg, amelynél az anyag egyensúlyban van három (tehát a név) aggregátumállapotokkal # 151; szilárd, folyékony és gáznemű. Ezen a ponton az olvadási, forrási és szublimációs vonalak egymáshoz közelednek.
Általánosabb esetben az anyag más olyan fázisai is figyelembe vehetők, amelyek nem felelnek meg különböző aggregátumállapotoknak. A kellően gazdag fázisdiagramokon több hármaspont lehet. Hárompontos, termodinamikai egyensúlyi állapotban lévő anyag részben mindhárom fázisban megtalálható. Többdimenziós fázisdiagramokon (azaz ha más intenzív értékek vannak a hőmérséklet és a nyomás mellett), létezhetnek négy pont stb.