Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ландау Л.Д. -> "Курс общей физики. Механика и молекулярная физика" -> 82

Курс общей физики. Механика и молекулярная физика - Ландау Л.Д.

Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика — МГУ, 1962. — 405 c.
Скачать (прямая ссылка): kursobsheyfiziki1962.djvu
Предыдущая << 1 .. 76 77 78 79 80 81 < 82 > 83 84 85 86 87 88 .. 136 >> Следующая


ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВТОРОГО РОДА



обратный процесс превращения графита в алмаз может происходить только при очень высоких давлениях. Область устойчивости алмаза лежит выше примерно 10000 атм. В то же время необходима высокая температура для того, чтобы процесс шел с достаточной скоростью. Фактически процесс осуществляется в области давлений 50000—100 000 атм и температур 1500—3000° К, причем для его протекания необходимо также присутствие металлического катализатора. Самопроизвольное превращение графита в алмаз удавалось наблюдать при давлении около 130000 атм и температурах выше 3300° К; при этом, по-видимому, мы попадаем уже в область, лежащую за границей не только устойчивости, но и метастабильности графита, т. е. в область его полной неустойчивости.

§ 74. Фазовые переходы второго рода

Мы уже указывали, что переход между фазами с различной симметрией не может совершаться непрерывным образом, подобно тому, как это возможно для жидкости и газа. В каждом состоянии тело обладает либо одной, либо другой симметрией, и потому всегда можно указать, к которой из фаз оно относится.

Переход между различными кристаллическими модификациями совершается обычно путем фазового перехода, при котором происходит скачкообразная перестройка кристаллической решетки и состояние тела испытывает скачок. Однако наряду с такими скачкообразными переходами возможен и другой тип переходов, связанных с изменением симметрии.

Реальные примеры таких переходов сравнительно сложны в отношении деталей кристаллической структуры тел. Поэтому для иллюстрации природы этих переходов мы обратимся к некоторому воображаемому примеру.

Представим себе тело, которое при низких температурах кристаллизуется в тетрагональной системе, т. е. имеет решетку, состоящую из ячеек в виде прямоугольных параллелепипедов с квадратным основанием и с высотой с, отличной от ребра основания а. Предположим, что разница между длинами а и с незначительна, т. е. кристалл, хотя и является тетрагональным, но его решетка близка к 242

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ

[ГЛ. .IX

кубической. Представим себе далее, что в процессе теплового расширения ребра а удлиняются быстрее высоты с. Тогда с повышением температуры длины всех сторон элементарного параллелепипеда становятся все ближе друг к другу и при некоторой температуре становятся одинаковыми; при дальнейшем нагревании тела все три ребра удлиняются с одинаковой скоростью, оставаясь одинаковыми по величине. Ясно, что как только достигнется равенство а=с, симметрия решетки сразу меняется, превращаясь из тетрагональной в кубическую; мы получаем по существу другую модификацию вещества.

Этот пример характерен тем, что никакого скачка в изменении состояния тела не происходит. Расположение атомов в кристалле меняется непрерывным образом. Однако уже сколь угодно малое смещение атомов от их симметричного расположения в решетке кубической модификации (при обратном понижении температуры) достаточно для того, чтобы симметрия решетки сразу изменилась. До тех пор, пока все три ребра ячейки одинаковы, решетка является кубической, но появление уже сколь угодно малого различия между длинами а и с делает решетку тетрагональной.

Осуществляемый таким образом переход одной кристаллической модификации в другую называется фазовым переходом второго рода, в противоположность обычным фазовым переходам, называемым в этой связи переходами первого рода *).

Таким образом, фазовый переход второго рода является непрерывным в том смысле, что состояние тела меняется непрерывным образом. Подчеркнем, однако, что симметрия в точке перехода меняется, разумеется, скачком, так что всегда можно указать, к которой из двух фаз относится тело. Но в то время как в точке фазового перехода первого рода находятся в равновесии тела в двух различных состояниях, в

*) Описанный выше пример не является вполне воображаемым. Похожее изменение происходит с решеткой титаната бария (BaTiO3). При комнатной температуре эта решетка тетрагональна, со значениями а и с, отличающимися на 1%. При повышении температуры длина а возрастает, а с уменьшается. При 120° С происходит переход в кубическую модификацию, но в этом реальном случае значения а и с в точке перехода испытывают все же небольшой скачок, так что переход относится к первому роду. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВТОРОГО РОДА

243

точке перехода второго рода состояния обеих фаз совпадают.

Отсутствие скачка состояния при фазовом переходе второго рода приводит к отсутствию какого-либо скачка в величинах, характеризующих тепловое состояние тела: его объеме, внутренней энергии, тепловой функции и т. п. Поэтому, в частности, такой переход не сопровождается выделением или поглощением тепла.

В то же время в точке перехода происходит скачкообразное изменение характера температурной зависимости этих величин. Так, в рассмотренном выше примере очевид- Ср но, что тепловое расширение кристалла будет происходить различно, если имеет место лишь общее изменение объема решетки (при кубической симметрии кристалла) или если нагревание сопровождается также деформацией формы ячеек,— неодинаковым изменением их высот и длин сторон оснований, как это будет при тетрагональной симметрии. Очевидно также, что и количество тепла, нужное для одинакового нагревания в этих условиях, будет различным.
Предыдущая << 1 .. 76 77 78 79 80 81 < 82 > 83 84 85 86 87 88 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed