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二級相變
鎖定
二級相變簡介
二級相變(Second order phase transition)為化學勢的二階偏微分發生突變的一類相變。相變時沒有熱效應和熵變,但熱膨脹係數,壓縮係數,比熱容這三個化學勢的二階偏微分量發生突變。
二級相變或稱為‘二階相變’或是‘連續性相變’,主要原因是,自由能(或是其他有序參數,例如磁化強度)對温度(或其他參數,例如磁場)的變化率(一次偏微分值函數)曲線,仍然保持連續,沒有突然變化。然而前述的自由能若對温度取到二次偏微分,其值與比熱(specific heat)成正比,其函數曲線有可能在特定温度值,產生髮散(divergence);換言之,舉例而言,經過特定温度值時,自由能對於温度的二次變化率,數值有突然改變時,也屬於發生相變。此處特定温度值,即為二階相變發生的温度值,稱為二階相變臨界温度。
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二級相變定義
同時還有焓值H1≠H2;熱容Cp,1≠Cp,2。故在一級相變時有焓變,熵變,自由能的變化。而發生二級相變時,既沒有焓變,也沒有熵變。但物質的比熱容C,熱膨脹係數α和壓縮係數κ會發生改變:
二級相變實例
二級相變液氦的λ相變
氦-4的正常沸點是4.2K,減壓下沸點下降。但當其沸點降至 2.17 K (−270.98°C) 時,沸騰突然停止。測定其物理性質,壓縮係數,熱膨脹係數和比熱容發生突變,但沒有焓變和體積的變化。
二級相變超導金屬
某些金屬具有一轉變温度Tc,低於此温度時電阻突然消失。Tc與磁場有關,無加外磁場時這種轉變沒有熱效應,是二級相變。
二級相變磁性轉變點
鐵磁性物質加熱到某一温度時,磁疇被破壞,轉變為順磁性物質。這一磁性轉變點稱為居里點,此温度稱為居里温度,此轉變是二級相變。