关于第n级相变介绍

[拼音]：di n ji xiangbian

[外文]：n th-order phase transition

吉布斯函数 G对温度T和压力p的第n阶偏导数开始变得不连续的相变。例如，通常的相变（如升华、气化和熔融）是一级相变，因为在相变时，熵S和体积V都突然发生了一定的变化，S＝-(дG/дT)p，V＝(дG/дp)T，G的一阶偏导数也突然发生了一定的变化，即G的一阶偏导数是不连续的。有些相变中，S、V、T、p和G都保持不变，因此焓H、内能U 和亥姆霍兹函数A 也不变，但定压热容Cp则突然发生了一定数值的变化，而Cp/T＝-д2G/дT2，即G的二阶偏导数突然发生了一定数值的变化，而G的一阶偏导数则连续，这样的相变称为二级相变。一级相变和二级相变时，各项热力学性质随温度变化的情况如图1所示，此图中Tt为相变温度。

最初，人们认为二级相变的例子有许多，但在实验测定中，直到愈来愈接近于相变温度时（有时达到百万分之一度以内），都没有发现Cp发生突然的一定值的变化，只有一个例子，即在零磁场中由超导体转变为正常导体时，才观察到Cp发生突然的一定值的变化。因此，可能只有这一个例子是二级相变。

较高级相变有λ相变，其特点是：

（1）T、p、G、S、V、U、H、A都保持不变；

（2）Cp达到无限大。图2是发生λ相变附近的Cp-T曲线。“λ相变“一词是由于此曲线的形状很像希腊字母λ，图中的Tλ为λ相变时的温度。

今举两个λ相变的例子：

（1）合金中的“有序-无序”的转变；

（2）在λ点的温度、压力下由通常的液氦 (即液氦Ⅰ)转变为超流体氦(即液氦Ⅱ)，λ点为 Tλ＝2.177K，pλ＝5.035kPa。

由图1a可见，当温度趋近于发生一级相变的温度时，参与相变的两个相中的任何一个相的Cp都保持着有限的数值，直至达到一级相变的温度。只有当有少量的另一相存在时，Cp才变为无限大。在此以前，Cp并没有表现出发生突然变化的任何先兆;而在图2的曲线中，在发生λ相变时，虽然Cp也趋于无限大，但这些相变不是一级相变，因为Cp不是像一级相变中那样突然变为无限大，而是在达到相变温度以前，就已经随着温度的升高而较迅速地增大了。