Фазовые переходы

Подфазойпонимается однородная макроскопическая часть системы, обладающая одинаковыми свойствами - по крайней мере, составом (компонентами) и агрегатным состоянием - во всех ее точках, и имеющая четко выраженную границу раздела с другими фазами. Примеры фаз: пар в равновесие со своим конденсатом, кристалл в равновесие со своим расплавом и др.

Если две или более фаз, соприкасающихся между собой, могут одновременно существовать сколь угодно долго, то говорят о фазовом равновесии. В состоянии статического равновесия число частиц, переходящих из одной фазы в другую, и переносимая ими энергия = соответствующим величинам, переходящим в обратном направление. Наличие границы раздела фаз является необходимым условием для существования фаз и фазового равновесия.Условия равновесия двух фаз друг с другом:

Равенство температур, равенство давления обоих фаз, равенство химических потенциалов обеих фаз, силы, с которыми обе фазы действуют друг на друга, должны быть равны и противоположны. ()

Переход вещества от одной фазы в другую – фазовый переход– всегда связан с качественными изменениями свойств вещества. Фазовый переход первого рода (например, плавление, кристаллизация и т.д.) сопровождается поглощением или выделением вполне определённого количества теплоты, называемой теплотой фазового перехода. Фазовые переходы первого рода характеризуются постоянством температуры, изменениями энтропии и объёма.

Диаграмма состояния(фазовая диаграмма), графическое изображение всех возможных состояний термодинамической системы в пространстве основных параметров состояния - температуры Т, давления р и состава х(обычно выражаемого молярными или массовыми долями компонентов). Диаграмму состояния обычно строят на плоскости в координатах T-p (рис. 1). Фазовые поля (области существования) пара V, жидкости L и твердой фазы Sдивариантны, т.е. допускают одновременное изменение двух параметров состояния - Т и р.

Уравнение Клапейрона – Клаузиуса,определяющее наклон кривой p(T) равновесия двух фаз, справедливо для всех фазовых превращений, сопровождающихся выделением или поглощением тепла.

Кривая фазового равновесия может в некоторой точке окончиться. Эта точка называетсякритической. Соответствующие значения температуры и давления называются критической температурой и критическим давлением.

Смачивание, поверхностное явление, наблюдаемое при контакте жидкости с твердым телом в присутствии третьей фазы-газа(пара) или другой жидкости, которая не смешивается с первой (так называемое избирательное смачивание). На границе соприкосновения жидкостей с твердыми телами наблюдаются явления смачивания, состоящие в искривлении свободной поверхности жидкости около твердой стенки сосуда. Поверхность жидкости, искривленная на границе с твердым телом, называется мениском. Линия, по которой мениск пересекается с твердым телом, называется периметром смачивания.

Температура Tmp и соответствующее ей равновесное давление pmp — единственные значения температуры и давления, при которых могут находиться в равновесии три фазы вещества; твердая, жидкая и газообразная. Соответствующая точка на диаграмме (p, T) называется тройной точкой. Таким образом, тройная точка определяет условия, при которых могут находиться в равновесии одновременно три фазы вещества.

Фазовые переходы, не связанные с поглощением или выделением теплоты и изменением объёма, называются фазовыми переходами второго рода. Эти переходы характеризуются постоянством объёма и энтропии, но скачкообразным изменением теплоёмкости. Примерами фазовых переходов второго рода являются: переход ферромагнитных веществ (железа, никеля) при определённых давлении и температуре в парамагнитное состояние; переход металлов и некоторых сплавов при температуре, близкой к 0К, в сверхпроводящее состояние, характеризуемое скачкообразным уменьшением электрического сопротивления до нуля.

сверхтекучесть- это свойство вещества полностью терять свою вязкость, возникающее в известных веществах при температурах близких к абсолютному нулю, и, как следствие, их способность протекать через узкие щели и капилляры без трения.