二級(jí)相變(Second order phase transition)為化學(xué)勢(shì)的二階偏微分發(fā)生突變的一類相變。相變時(shí)沒有熱效應(yīng)和變，但熱膨脹系數(shù)，壓縮系數(shù)，比熱容這三個(gè)化學(xué)勢(shì)的二階偏微分量發(fā)生突變。
簡(jiǎn)介
二級(jí)相變（Second order phase transition）為化學(xué)勢(shì)的二階偏微分發(fā)生突變的一類相變。相變時(shí)沒有熱效應(yīng)和熵變，但熱膨脹系數(shù)，壓縮系數(shù)，比熱容這三個(gè)化學(xué)勢(shì)的二階偏微分量發(fā)生突變。
二級(jí)相變或稱為‘二階相變’或是‘連續(xù)性相變’，主要原因是，自由能(或是其他有序參數(shù)，例如磁化強(qiáng)度)對(duì)溫度(或其他參數(shù)，例如磁場(chǎng))的變化率(一次偏微分值函數(shù))曲線，仍然保持連續(xù)，沒有突然變化。然而前述的自由能若對(duì)溫度取到二次偏微分，其值與比熱(specific heat)成正比，其函數(shù)曲線有可能在特定溫度值，產(chǎn)生發(fā)散(divergence)；換言之，舉例而言，經(jīng)過特定溫度值時(shí)，自由能對(duì)于溫度的二次變化率，數(shù)值有突然改變時(shí)，也屬于發(fā)生相變。此處特定溫度值，即為二階相變發(fā)生的溫度值，稱為二階相變臨界溫度。
定義
普通的相變（稱一級(jí)相變）中的兩相平衡時(shí)，兩物態(tài)（例如氣態(tài)和液態(tài)）的化學(xué)勢(shì)相等，但兩物態(tài)的偏摩爾體積和偏摩爾熵發(fā)生突變：
即
即
同時(shí)還有值；熱容。故在一級(jí)相變時(shí)有焓變，熵變，自由能的變化。而發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，既沒有焓變，也沒有熵變。但物質(zhì)的比熱容C，熱膨脹系數(shù)α和壓縮系數(shù)κ會(huì)發(fā)生改變：
即
即
保羅·埃倫費(fèi)斯特把這種相變稱為二級(jí)相變。
實(shí)例
液氦的λ相變
氦-4的正常沸點(diǎn)是4.2K，減壓病下沸點(diǎn)下降。但當(dāng)其沸點(diǎn)降至?xí)r，沸騰突然停止。測(cè)定其物理性質(zhì)，壓縮系數(shù)，熱膨脹系數(shù)和比熱容發(fā)生突變，但沒有焓變和體積的變化。
超導(dǎo)金屬
某些金屬具有一轉(zhuǎn)變溫度，低于此溫度時(shí)電阻突然消失。與磁場(chǎng)有關(guān)，無加外磁場(chǎng)時(shí)這種轉(zhuǎn)變沒有熱效應(yīng)，是二級(jí)相變。
磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)
鐵磁性物質(zhì)加熱到某一溫度時(shí)，磁疇被破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判晕镔|(zhì)。這一磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)稱為居里點(diǎn)，此溫度稱為居里溫度，此轉(zhuǎn)變是二級(jí)相變。
合金的有序-無序相變
有序的合金晶胞中的原子代表不同的原子，而無序則代表混合原子。例如β-黃銅為立方晶系晶胞，銅原子位于晶胞體心，鋅原子位于晶胞角頂。溫度升高至某一數(shù)值時(shí)，這種規(guī)則的排列完全被破壞，兩種原子出現(xiàn)在體心或角頂?shù)母怕室粯樱辖鹱優(yōu)闊o序，此轉(zhuǎn)變也屬于二級(jí)相變。
參考資料 >