Teoria przejść fazowych: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
WebmajstrBot (dyskusja | edycje)
WebmajstrBot poprawia przekierowania
PG (dyskusja | edycje)
drobne redakcyjne
Linia 15:
 
== Klasyfikacja przejść fazowych Ehrenfesta ==
Klasyfikacja przejść fazowych zaproponowana przez [[Paul Ehrenfest|Paula Ehrenfesta]] oparta na ciągłości potencjału chemicznego ''μ''. Przemiana fazowa jest wgwedług tej definicji ''n''-tego rodzaju, gdy najniższa pochodna ''μ'', będąca nieciągłą jest ''n''-tą pochodną potencjału chemicznego <math>\frac{\partial^n \mu}{\partial T^n}</math>. Istnieją przemiany fazowe dla których pochodne ''μ'' mogą być rozbieżne w miarę przybliżania się do temperatury przejścia i jednocześnie być ciągłe w punkcie przejścia (przykładem jest ciepło właściwe w dwuwymiarowym modelu Isinga). Mimo tej niejednoznaczności klasyfikacja Ehrenfesta jest ciągle używana, jako szybka prosta metoda przybliżonego opisu.
 
== Klasyfikacja przejść fazowych wg Landaua-Ginzburga ==
Własność ta jest podstawą klasyfikacji przejść fazowych zaproponowaną przez
[[Witalij Ginzburg|Witalija Ginzburga]] i [[Lew Landau|Lwa Landaua]]. Wyróżnia się obecnie dwa rodzaje przejść fazowych:
* '''przejścia fazowe nieciągłe''' – kiedy pierwsza pochodna [[entalpia swobodna|entalpii swobodnej]] G jest nieciągła (doznaje skoku), zaś sama funkcja G ma osobliwość w postaci ostrza. Dla fazy o wyższym parametrze uporządkowania minimum G jest realizowane za pomocą innej gałęzi krzywej G niż dla fazy o niższych wartościach tego parametru. Obie gałęzie są zszyte w punkcie przejścia fazowego tworząc ostrze. Ponieważ pochodna [[funkcjonał]]u G przy zmianie temperatury to [[ciepło właściwe]], mamy zatem do czynienia z nieciągłością tej wielkości co oznacza, że w trakcie przejścia następuje wydzielanie się energii, tak zwanego [[utajone ciepło przejścia|utajonego ciepła przejścia]]. Typowymi przykładami takich przejść są zjawiska związane z [[topnienie]]m czy [[krzepnięcie]]m substancji, zjawiska [[parowanie|parowania]], [[Wrzenie (fizyka)|wrzenia]], itp. Także przejścia fazowe [[ferromagnetyk]] – [[paramagnetyk]] w obecności zewnętrznego [[pole magnetyczne|pola magnetycznego]] są przejściami tego rodzaju.
* '''przejścia fazowe ciągłe''' – w tym przypadku funkcja G jest ciągła i posiada także ciągłe pochodne pierwszego rzędu co sprawia, że z przejściem nie jest związana żadna nieciągłość w [[ciepło właściwe|cieple właściwym]], a tym samym brak ciepła utajonego przejścia. Jednak druga lub któraś z wyższych pochodnych jest nieciągła (do chwili obecnej jedyne znane przejście z ciągłą drugą pochodną a nieciągłą trzecią to [[kondensacja Bosego-Einsteina]]<ref>{{cytuj pismo|autor=F. London|tytuł=The l-Phenomenon of Liquid Helium and the Bose-Einstein Degeneracy|czasopismo=Nature|wolumin=141|strony=643-644|rok=1938|url=http://www.nature.com/physics/looking-back/superfluid3/index.html}}</ref><ref>{{cytuj pismo|autor=T. Matsubara|autor2=A. Morita|autor3=N. Honda|tytuł=Theory of Bose-Einstein Condensation of an Imperfect Bose-Einstein Gas|czasopismo=Progress of Theoretical Physics|wolumin=16|strony=447-454|rok=1956|url=http://ptp.ipap.jp/link?PTP/16/447/}}</ref>). Przejścia takie mają niezmiernie ciekawe własności. Obszar około przejścia wykazuje istnienie olbrzymich [[fluktuacja|fluktuacji]] parametru uporządkowania, które są [[korelacja|skorelowane]] ([[koherencja (fizyka)|koherentne]]) w olbrzymich makroskopowych objętościach. Typowym przykładem jest tu przejście w [[punkt potrójny|punkcie potrójnym]] na przykład [[woda|wody]], przejście [[ferromagnetyk]] – [[paramagnetyk]] w [[temperatura Curie|punkcie Curie]] i inne. Ponieważ brak jest utajonego ciepła przemiany dla dowolnej objętości ośrodka, braknie jestistnieje jakiejkolwiekjakakolwiek barierybariera energetycznejenergetyczna pomiędzy fazami – mogą one współistnieć i zupełnie płynnie, bez wydatku energii, przechodzić jedna w drugą. To właśnie jest powodem istnienia olbrzymich [[fluktuacje|fluktuacji]].
 
== CoCzynniki ma wpływwpływające na przejście fazowe ==
Jak się okazuje, własnościWłasności przejść fazowych prawie zupełnie nie zależą od ośrodka w którym zachodzą. Ta zdumiewająca własność jest nazywana '''uniwersalnością''' i w wąskim rozumieniu odnoszona jest do niezależności wykładników krytycznych od materiału, a w szerokim dotyczy modelu przejścia w ogólności. Wielkościami, które decydują o charakterze przejścia, są następujące parametry:
* wymiar d przestrzeni w którym zachodzi przejście fazowe. Przejścia zachodzące w 3 wymiarach mają inne własności, niż te, które można uważać za 2-wymiarowe. [[Mechanika statystyczna]] układów o większej lub równej 4 liczbie wymiarów przewiduje, że w takim przypadku [[teoria pola średniego]] jest dokładna i nie ma potrzeby uwzględniania innych przyczynków w modelu.
* [[rząd tensorowy]] s parametru porządku. Dla przejść typu [[topnienie]] czy [[parowanie]], parametr porządku jest [[skalar]]em (s=1): jest to średnia [[gęstość]] na przykład fazy [[gaz]]owej. Dla przejść w nadprzewodniku parametrem porządku jest [[wektor]] dwu [[funkcja|funkcji]] rzeczywistych (s=2), jest to część rzeczywista i [[liczby urojone|urojona]] [[funkcja falowa|funkcji falowej]] pary Coopera. Dla ferromagnetyków jest to wektor [[magnetyzacja|magnetyzacji]] średniej a więc s=3. W [[ciekły kryształ|ciekłych kryształach]] opis wymaga użycia [[tensor]]ów wyższego rzędu (s=5).