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一阶相变、二阶相变以及拉姆达(λ)相变的定义和区别是什么?

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三个概念出自埃伦费斯特的相变分类,称为埃伦分类。该分类法根据相变中物质化学势的变化对相变进行划分。

化学势

\[ \mu = V_m\text{d}p - S_m\text{d}T \]

一阶相变

一种相变中,如果化学势(\(\mu\))相对于温度(\(T\))的一阶导数(\(\frac{\partial \mu } {\partial T}\)不连续,则称该相变为一阶相变。

特点:

  • 一阶相变在相变发生时的等压热容\(C_p\)无限大。

举例:

水的沸腾。

二阶相变

一种相变中,如果化学势(\(\mu\))相对于温度(\(T\))的一阶导数连续,但其二阶导数(\(\frac{\partial {}^2 \mu}{\partial T^2}\)不连续。则称该相变为二阶相变。

特点:

  • 等压热容\(C_p\)在相变发生时虽然不连续,但是并会像一阶相变一样变为无限。

举例:

金属在低温条件下由导体转变为超导体。

\(\lambda\)-相变

指不属于一阶相变(即一阶导数\(\frac{\partial \mu}{\partial T}\)连续),但其热容在相变时无限大,且热容在相变发生前就开始增大,至无限,相变后又减小,其相图形成一个类似希腊字母\(\lambda\)的形状,因而得名。

特点:

  • 相变时热容无限大

举例:

  • 合金的有序——无序转变
  • 铁磁性的产生
  • 流体——超流体转变

参考

Atkins P, Atkins P W, de Paula J. Atkins' physical chemistry[M]. Oxford university press, 2014.

03-29-2022
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