Faza keçidləri

Faza keçidləri - termodinamikanın daxili vəziyyətin dəyişməsi ilə əlaqələnən maddənin bir termodinamik fazadan digər fazaya keçididir.

Real qazla maye arasındakı aralıq vəziyyət buxar şəkilli və ya buxar adlanır. Mayenin buxara çevrilməsi, yəni bir aqreqat vəziyyətindən digərinə çevrilməsi faza keçidi adlanır. Faza keçidində maddənin fiziki tərkibinin sıçrayışla dəyişməsi müşahidə olunur. Faza keçidlərinin bir çoxunda aqreqat vəziyyəti dəyişmir. Aqreqat vəziyyətinin dəyişməsində isə faza keçidi mövcuddur.

Faza keçidlərinə misallar

- ərimə (və onun əksi olan bərkimə);

- buxarlanma (və əks proses-kondensasiya) ;

- sublimasiya (qazın birbaşa bərk hala keçməsi, əks proses-desublimasiya);

- ferromaqnitin paramaqnitə keçməsi;

- ifratkeçirici metalın normal keçirici hala keçməsi;

- bərk cismin bir kristallik modifikasiyadan digərinə (məsələn, kükürdün rombik quruluşdan monoklin quruluşa) keçməsi;

- T≈2K temperaturunda heliumun normal Helium-I halından ifrataxıcı Helium-II halına keçməsi;

- amorf maddələrin şüşəvari hala keçməsi və s.

Tədrici gedən faza keçidlərində sistemin hər iki fazasında temperatur (T), təzyiq (P) və kimyəvi potensial (μ) eyni olur. Digər termik və kalorik kəmiyyətlərə gəldikdə onların bəzisi kəsilməz, bəziləri isə sıçrayışla dəyişir. [2]

(Termik kəmiyyətlər dedikdə temperatur-T, təzyiq- P, həcm-V; kalorik kəmiyyətlər dedikdə enerji vahidlərində olan kəmiyyətlər: daxili enerji-U, entropiya-S, entalpiya-W və b. nəzərdə tutulur).

Faza keçidlərinin təsnifatı

Faza keçidlərinin təsnifatına müxtəlif baxışlar var.

Fizikada ən çox istifadə olunan Erenfest təsnifatına (1933) görə faza keçidlərinin növlərə ayrılması termodinamik potensialların müxtəlif tərtib törəmələrinin özünü necə aparması ilə müəyyənləşdirilir.

Termodinamik potensiallar öz təbii dəyişənlərinə görə həmişə (faza keçidində də) kəsilməz funksiyalardır, lakin oların hər hansı (birinci, ikinci,...) tərtib törəmələri faza keçidi nöqtəsində sıçrayışla dəyişir. Faza keçidinin növünün nömrəsi sıçrayışa uğrayan ən kiçik tərtibli törəmənin tərtibi ilə müəyyən olunur. Məsələn, əgər faza keçidində termodinamik potensialın birinci tərtib törəməsi kəsilməz, ikinci tərtib törəməsi isə sıçrayışla dəyişirsə, bu, ikinci növ faza keçididir.

Təbiətdə və fiziki təcrübələrdə rast gəlinən faza keçidlərinin mütləq əksəriyyəti birinci və ya ikinci növə aiddir. Termodinamikanın prinsipləri və qanunları üçüncü və daha yüksək tərtibli faza keçidlərinin olmasını inkar etmir, lakin təcrübədə hələlik belə faza keçidləri tapılmamışdır. [2]

Birinci növ faza keçidləri

Birinci növ faza keçidləri elə keçidlərə deyilir ki, keçid nöqtəsində sistemin Gibbs termodinamik potensialı (və kimyəvi potensialı) kəsilməz, lakin bu potensialın temperatura və təzyiqə görə birinci tərtib törəmələri ilə təyin olunan fiziki kəmiyyətlər (entropiya və həcm) sıçrayışla dəyişsin[1].

Birinci növ faza keçidlərinin xarakterik əlamətləri: keçid zamanı istilik udulur və ya buraxılır (buna gizlin enerji deyilir), maddənin sıxlığı (başqa sözlə, onun tərsi olan xüsusi həcmi) sıçrayışla dəyişir. Faza keçidi sabit temperaturda və təzyiqdə getdiyi üçün termodinamik əmsallar - sistemin istilik tutumu (CP=dQ/dT), sabit təzyiqdə istidən genişlənmə əmsalı 〖 α〗_P=1/V (∂V/∂T)_P və izotermik sıxılma əmsalı γ_T=-1/V (∂V/∂P)_T keçid nöqtəsində sonsuzluğa bərabərdir.

İkinci növ faza keçidləri

İkinci növ faza keçidləri elə keçidlərə deyilir ki, keçid nöqtəsində sistemin Gibbs termodinamik potensialı (kimyəvi potensialı) və potensialın temperatura və təzyiqə görə birinci tərtib törəmələri ilə təyin olunan fiziki kəmiyyətlər (entropiya və həcm) kəsilməz, lakin Gibbs potensialının ikiinci tərtib törəmələri ilə təyin olunan fiziki kəmiyyətlər (istilik tutumu, sıxılma əmsalı, istidən genişlənmə əmsalı) sıçrayışla dəyişsin[1].

İkinci növ faza keçidi (bu, yalnız bir aqreqat halı daxilində baş verir) zamanı istilik udulması və ya buraxılması baş vermir (gizlin enerji q=0), maddənin sıxlığı (və xüsusi həcmi) hər iki fazada eyni olur, sistemin istilik tutumu, sabit təzyiqdə istidən genişlənmə əmsalı və izotermik sıxılma əmsalı sıçrayışla dəyişir (lakin birinci növ faza keçidində olduğu kimi sonsuz olmur). İkinci növ faza keçidləri zamanı maddənin quruluş simmetriyası dəyişir (simmetriya aşağı düşür və ya yüksəlir).

Birinci növ faza keçidləri (S və V sıçrayışla dəyişdiyindən) bəzən kəsilən faza keçidləri, ikinci növ faza keçidləri (S və V kəsilməzdir) isə kəsilməyən faza keçidləri adlandırılır.

Birinci növ faza keçidlərinin ətraflı nəzəriyyəsi qurulmuşdur, lakin ikinci növ faza keçidlərinə aid məsələlər hələ tam aydınlaşdırılmayıb: bu sahədə bir çox işlər görülsə də, bu keçidlərin ardıcıl nəzəriyyəsinin qurulması (o cümlədən, keçid temperaturu ətrafında effektlərin temperatur asılılığının tapılması) fizikanın mühüm problemlərindən biri kimi qalır[3].

Ədəbiyyat

• B.M.Əsgərov. Termodinamika və statistik fizika. Bakı, 2005, 631 səh.
• И. П. Базаров. Термодинамика. Санкт-Петербург, Москва, Краснодар, 2010, 384 с.

• В. Л. Гинзбург. О физике и астрофизике. Москва, 1995, 400 c.

• Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. Изд. 2-ое испр. М.: Едиториал УРСС, 2003. 120 с.
• Александров А. А. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок. Издательство МЭИ, 2004.
• Стенли. Г. Фазовые переходы и критические явления. — М.: Мир, 1973.
• Паташинский А. З., Покровский В. Л. Флуктуационная теория фазовых переходов. — М.: Наука, 1981.