tìm hiểu lý thuyết chuyển pha

Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 1 MỤC LỤC Lời cảm tạ Error! Bookmark not defined. Mục lục 1 Phần mở đầu 2 1. Lý do chọn đề tài : 2 2. Giả thuyết của đề tài : 3 3. Phương pháp nghiên cứu đề tài 3 4. Tiến trình thực hiện đề tài : 3 Phần nội dung 4 Chương 1 : Đại cương về lý thuyết chuyển pha 5 1.1. Khái niệm pha : 5 1.2. Khái niệm chuyển pha : 5 1.3. Đặc trưng chung cho các quá trình chuyển pha : 6 1.4. Những pha và chuyển pha quan trọng trong vật lý học 7 1.5. Các phương pháp nghiên cứu chuyển pha 7 1.6. Sự cân bằng pha 10 1.7. Đồ thò pha 14 Chương 2 : Các quá trình chuyển pha 17 2.1. Chuyển pha loại một 17 2.1.1. n nhiệt trong chuyển pha : 17 2.1.2. Phương trình cơ bản của chuyển pha loại một 19 2.1.2.1. Thiết lập phương trình Clapeyron - Clausius 20 2.1.2.2. Ý nghóa và ứng dụng của phương trình 22 2.1.3. Một số quá trình chuyển pha loại một 23 2.1.3.1. Chuyển hóa đa hình : 23 2.1.3.2. Sự nóng chảy và hóa rắn của chất nguyên chất : 25 2.1.3.4. Sự hóa hơi và thăng hoa của chất nguyên chất : 28 2.2. Chuyển pha loại hai 28 2.2.1. Thiết lập phương trình Erenfest 30 2.2.2. Lý thuyết Landau về chuyển pha loại hai 31 2.2.3. Những sự bất thường khi đến gần điểm chuyển pha 34 Phần kết luận 39 Phụ lục 41 Tài liệu tham khảo 47 Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 2 Phần MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Vật lý thống kê nghiên cứu chủ yếu tính chất của hệ cân bằng xảy ra trong hệ. Các quá trình cân bằng là các quá trình chậm xảy ra đối với hệ không chòu tác động từ bên ngoài. Mặt khác trong một hệ ở trạng thái cân bằng bao giờ cũng có các “thăng giáng”. Nếu các thăng giáng không nhỏ và phát triển trong toàn hệ thì trạng thái cân bằng của hệ sẽ không ổn đònh, trong hệ sẽ xảy ra quá trình không cân bằng và trạng thái cân bằng mới sẽ được thiết lập. Có nghóa là trong hệ đã có sự chuyển pha. Các công trình thực nghiệm phát hiện ra nhiều pha mới của các vật đáp ứng rất tốt cho yêu cầu của vật lý vật liệu trong giai đoạn phát triển của cách mạng kỹ thuật. Đồng thời phương pháp nghiên cứu hiện đại của toán học và vật lý được áp dụng vào nghiên cứu chuyển pha và mở ra nhiều triển vọng. Mặt khác việc nghiên cứu lý thuyết chuyển pha sẽ giúp cho ta có được một kiến thức vững chắc, một cái nhìn tổng quan về các quá trình biến đổi của vật chất. Từ đó có thể vận dụng để giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên và đặc biệt đối với sinh viên ngành Sư Phạm Vật Lý. Đề tài này sẽ là một trong những nền tảng giúp ta hoàn thành tốt công việc giảng dạy ở phổ thông sau này. Chính vì lẽ đó mà tôi đã chọn đề tài “ Tìm hiểu lý thuyết chuyển pha” để nghiên cứu. Với đề tài này tôi chỉ đi sâu nghiên cứu hai loại chuyển pha cơ bản đó là chuyển pha loại một và chuyển pha loại hai. Cụ thể là thiết lập được các phương trình tổng quát của chúng và vận dụng các phương trình đó để giải thích một số hiện tượng biến đổi trạng thái của vật chất. Nếu điều kiện cho phép, tôi sẽ nghiên cứu tiếp các loại chuyển pha bậc cao hơn (chuyển pha loại ba, chuyển pha loại bốn…) và những vấn đề có liên quan để xây dựng thành một lý thuyết hoàn chỉnh, thống nhất. Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 3 2. GIẢ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI : Chúng ta giới hạn xét những sự thay đổi trạng thái hay còn gọi là những sự chuyển pha đơn giản của một nguyên chất, đó là sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí, giữa chất lỏng và chất rắn, giữa chất rắn và chất khí. Mỗi pha của chất nghiên cứu là thuần nhất, nghóa là các đại lượng đều có giá trò như nhau đối với mỗi điểm của pha nghiên cứu. Chúng ta sẽ dùng kí hiệu (h) để chỉ tất cả các đại lượng của pha hơi, kí hiệu (l) để chỉ các đại lượng của pha lỏng và kí hiệu (r) để chỉ các đại lượng của pha rắn. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI. Đề tài nghiên cứu dựa trên cơ sở phân tích những tài liệu có liên quan, từ đó nhận xét đánh giá dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Đồng thời kết hợp với các phép tính vi phân, tích phân… và các phép tính toán khác có liên quan để làm sáng tỏ những lập luận trong luận văn. 4. TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI : Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian là sáu tháng : Đầu tháng 10 nhận đề tài : Từ tháng 10 đến cuối tháng 11 nghiên cứu đề tài và tìm tài liệu có liên quan để xây dựng đề cương tổng quát. Từ tháng 11 đến tháng 01 nộp bản thảo cho thầy hướng dẫn. Từ tháng 11 đến khoảng giữa tháng 4 là hoàn chỉnh đề tài. Từ tháng 4 đến cuối tháng 5 chuẩn bò bản báo cáo bảo vệ luận văn. Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 4 Phần NỘI DUNG Hiện tượng chuyển pha được biết cách đây trên 100 năm vào khoảng những năm 70 của thế kỹ 19, bắt đầu bằng công trình của Van Der Waals. Sau đó là các công trình của Orstien Zernike, Landau (1973)… Sau đó một thời gian dài chuyển pha ít được chú ý. Vì người ta cho rằng những gì làm được thì đã làm rồi (chuyển pha loại một ) những gì chưa làm được thì vẫn bế tắc. Ví dụ : chuyển pha siêu dẫn-kim loại thường phát hiện vào năm 1914 mãi đến năm 1956 mới giải thích được. Tuy nhiên những năm gần đây chuyển pha lại được chú ý nhiều. Số công trình tăng lên rất nhanh và đã phát hiện ra nhiều pha mới, đóng góp quan trọng cho ngành vật lý vật liệu trong khoa học kỹ thuật và mở ra nhiều triển vọng. Chẳng hạn những công trình thay đổi trạng thái của chất rắn được cải thiện đáng kể nhờ tạo được áp suất cao. Thí dụ như năm 1956 đã tổng hợp được kim cương nhân tạo ở áp suất cỡ 15.000 atm và ở nhiệt độ 2000 0 C. Hay những công trình phát hiện ra những trạng thái mới của các chất (nhiều biến thể của nước đá, các dạng thù hình khác nhau của phốt pho)… Vì lẽ đó lý thuyết chuyển pha đã dần dần tách khỏi vật lý thống kê, trở thành một ngành độc lập và được nhiều người nghiên cứu. Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 5 CHƯƠNG 1 : ĐẠI CƯƠNG VỀ LÝ THUYẾT CHUYỂN PHA 1.1. KHÁI NIỆM PHA : Theo quan điểm nhiệt động lực học, “pha” là tập hợp những phần tử đồng nhất có tính chất vật lý và hóa học như nhau. Hệ chỉ có một pha gọi là hệ đồng tính hay hệ “một pha”. Tính chất vó mô của hệ đồng tính tại mọi điểm đều giống nhau. Nếu hệ có hai pha trở lên thì được gọi là hệ dò tính hay hệ “nhiều pha”. Các pha khác nhau được phân biệt với nhau theo tính chất vật lý của nó. Đôi khi người ta cũng phân biệt bằng cơ học, giữa các pha có tồn tại biên phân chia. Những vật chất khác nhau có trong hệ tạo thành pha được gọi là những thành phần của hệ. Thông thường người ta chỉ nghiên cứu chuyển pha trong hệ một thành phần hoặc hệ hai thành phần. “Phần“ ở đây được hiểu theo nghóa rộng vì trong nhiều trường hợp chúng không phân cách với nhau về không gian. Hai pha có thể tồn tại trong cùng một không gian của hệ. Nếu đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc vi mô của hệ ta thấy rằng giữa pha của vật chất và cấu trúc vi mô của hệ có mối liên hệ với nhau. Vì cấu trúc của các hạt cấu thành hệ hoàn toàn tương ứng với những tính chất vật lý xác đònh. Do đó theo quan điểm vi mô, pha còn được hiểu là cấu trúc trật tự tương ứng với những tính chất vật lý xác đònh. 1.2. KHÁI NIỆM CHUYỂN PHA : Sự chuyển pha là sự chuyển từ pha này sang pha khác của một hệ (vật ). Chuyển pha bất kỳ là một quá trình không thuận nghòch bất kể trạng thái đầu và trạng thái cuối là cân bằng hay không cân bằng. Do đó để khảo sát chuyển pha, nói chung chúng ta phải áp dụng những qui luật của hiện tượng không cân bằng. Tuy nhiên cũng có không ít những kết quả thu được từ những qui luật cân bằng. Qui luật cân bằng chỉ áp dụng được khi thời gian hồi phục nhỏ hơn so với thời gian đặc trưng cho chuyển pha. Trạng thái như thế gọi là trạng thái “giả cân Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 6 bằng”. Quá trình chuyển từ trạng thái giả cân bằng này sang trạng thái giả cân bằng khác gọi là quá trình “giả thuận nghòch”. Để nghiên cứu qui luật chung của chuyển pha cần đưa vào những đại lượng và những hàm cho phép mô tả những pha riêng biệt cũng như chính quá trình chuyển pha. Có thể chọn những hàm nhiệt động U(S,V ), entanpi W(S,P), năng lượng tự do F(T,V), hàm thế nhiệt động G(T,P). Tùy theo trạng thái của hệ đang xét được mô tả bằng cặp biến số nào mà ta sử dụng hàm cho thích hợp. Thế nhiệt động G(T,P) rất hay được dùng. 1.3. ĐẶC TRƯNG CHUNG CHO CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA : Các kết quả nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm trong những năm gần đây cho thấy rằng các quá trình chuyển pha có những đặc điểm quan trọng không phụ thuộc vào cơ chế vi mô của chúng. Đó là : + Đặc điểm không giải tích của sự thay đổi các tính chất vật lý ở gần điểm chuyển pha (thay đổi đột biến, gián đoạn hoặc không xác đònh). + Tính phổ biến của các qui luật quan hệ giữa các đại lượng cân bằng và động học dù bản chất của hệ rất khác nhau ( tức quan hệ giữa các đại lượng có dạng giống nhau đối với các hệ khác nhau). Do có những đặc điểm chung như vậy nên hiện tượng chuyển pha đã là đối tượng của các nhà nghiên cứu trong nhiều lónh vực khác nhau : Vật lý chất rắn, chất lỏng, chất khí, hạt nhân, hạt cơ bản, vật lý sinh học trong những năm gần đây cả những nhà toán học và xã hội học cũng quan tâm nghiên cứu chuyển pha. 1.4. NHỮNG PHA VÀ CHUYỂN PHA QUAN TRỌNG TRONG VẬT LÝ HỌC Khi nghiên cứu đến chuyển pha ta cần lưu ý đến một số pha và chuyển pha quan trọng như sau : + Chuyển pha với sự thay đổi thể : hóa hơi, ngưng tụ, kết tinh, + Dạng biến thể kết tinh : Chuyển pha liên hệ với sự thay đổi cấu trúc mạng tinh thể của cùng một chất. Chuyển pha này chỉ xảy ra trong chất rắn. Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 7 + Chuyển pha sắt điện : Nhóm vật chất mà trong đó khi không có điện trường ngoài, trong một khoảng nhiệt độ nhất đònh tồn tại một trật tự nào đó của các mômen lưỡng cực điện nguyên tố ( độ điện hóa tự phát ) gọi là các chất sắt điện. Khi nhiệt độ đủ lớn, chuyển động nhiệt làm mất sự phân cực điện tự phát, xảy ra sự chuyển pha, tạo thành pha thuận điện. + Chuyển pha sắt từ : Nhóm vật chất đặc trưng bằng độ từ hóa cả khi không có từ trường ngoài, gọi là chất sắt từ. Chuyển pha từ sắt từ sang thuận từ ứng với sự phá vỡ trật tự của các mômen từ nguyên tử. + Chuyển pha sắt điện từ : Nhóm vật chất mà ở khoảng nhiệt độ nhất đònh, quan sát được cả độ điện hóa tự phát và độ từ hóa tự phát gọi là chất điện từ. Nói chung có hai điểm ( nhiệt độ) chuyển pha, sự phân cực điện và phân cực từ không độc lập mà phụ thuộc lẫn nhau. + Pha siêu dẫn, siêu chảy : Khi hạ nhiệt độ xuống tới một nhiệt độ nhất đònh nào đó thì điện trở của một số kim loại đột ngột bằng không, dưới nhiệt độ đó kim loại dẫn điện không có điện trở, xuất hiện pha siêu dẫn. Khi hạ nhiệt độ của Heli lỏng (He 4 ) tới 2,19 0 K, thì Heli tách thành hai pha Heli I và Heli II. Đối với Heli II, quan sát thấy hiện tượng siêu chảy (không có độ nhớt). 1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHUYỂN PHA 1.5.1. Phương pháp trường tự hợp : Phương pháp “trường tự hợp” là phương pháp trong đó tương tác giữa các phân tử trong hệ được thay bằng tương tác trung bình nào đó tác dụng lên mỗi phân tử . Tương tác trung bình một mặt được xác đònh bởi trạng thái của cả hệ, mặt khác tác dụng lên các phân tử trong hệ nên xác đònh trạng thái của hệ, vì thế thế năng tương tác là một đại lượng được xác đònh một cách tự hợp và do đó phương pháp trung bình còn gọi là phương pháp trường tự hợp. Ví dụ công trình nghiên cứu khí thực của Van Der Waals năm 1872, ông đã dùng phương pháp trường trung bình, khi thay thế năng tương tác của các phân tử bằng thế năng trung bình tác dụng lên mỗi phân tử. Điều đáng chú ý là trong phương pháp trường trung bình người ta đã coi tương tác giữa các phân tử là tương tác trên khoảng cách lớn, cũng có nghóa là bỏ qua tương quan giữa các phân tử hay bỏ qua các thăng giáng. Vì thế các kết quả của lý thuyết trường trung bình không Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 8 đúng ở gần điểm tới hạn. Người ta đã chứng minh được rằng lý thuyết trường trung bình sẽ đúng khi thỏa mãn điều kiện sau : C C 6 o T TT ε) r r (k − =<<= ρ (1) Trong đó r o là bán kính tương tác giữa hai phân tử, r là khoảng cách trung bình giữa hai phân tử, T C là nhiệt độ tới hạn. Giá trò của hệ số k tùy thuộc vào hệ khảo sát. Ví dụ, đối với hệ siêu dẫn nhiệt độ thấp k~ 10 -14 , hệ secnhet điện k~10 -4 , hệ sắt từ k~ 10 -2 . Chúng ta thấy đối với hệ siêu dẫn nhiệt độ thấp hệ số k rất nhỏ và kết quả của phương pháp trường trung bình khá tốt ngay khi nhiệt độ T tiến sát tới T C , trong khi đối với chuyển pha sắt từ T phải rất xa T C thì điều kiện (1) mới thỏa mãn. 1.5.2. Phương pháp đồng dạng Phương pháp “đồng dạng “ là phương pháp dựa trên lý thuyết hàm đồng nhất để nghiên cứu qui luật biến đổi của các đại lượng ở các điểm tới hạn. Qui luật biến đổi này thường được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là chỉ số tới hạn. Chỉ số tới hạn của một đại lượng f ( ký hiệu η ) được đònh nghóa như sau : η = ( ) ln ε εfln Lim oε → (2) Trong đóù ε xác đònh bằng biểu thức (1) cho biết mức độ lân cận đối với điểm tới hạn (ε = 0 ứng với điểm tới hạn). Từ đònh nghóa trên của chỉ số tới hạn chúng ta có thể biểu thò đại lượng f(ε) dưới dạng : f(ε) = Aε η (3) Trong đó 0 ln ε lnA lim 0ε = → (4) Qui luật biến thiên của f(ε) ở lân cận điểm tới hạn phụ thuộc vào η. Thực vậy từ công thức f(ε) = Aε η chúng ta thấy η > 0 thì f(ε) tiến tới 0 khi ε tiến tới 0; khi η < 0 thì f(ε) tiến tới vô cùng khi ε tiến tới 0; khi η = 0 thì Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 9 f(ε) có thể có nhiều dạng khác nhau : f(ε) có thể là hàm giải tích của ε, có thể có gián đoạn hoặc bước nhảy hữu hạn, có thể tỷ lệ với ( ) εlnf , có thể tỷ lệ với j η εconst − trong đó : ( ) ln ε ε/εfln limjη jj 0ε j ∂ ∂ += → (5) với j là bậc của đạo hàm f theo ε. Để áp dụng phương pháp đồng dạng người ta đưa ra một giả thuyết gọi là giả thuyết đồng dạng, trong đó coi các hàm thế nhiệt động là các hàm đồng nhất, thí dụ hàm thế nhiệt động Gibbs của một hệ từ có thể viết : )λG(εH)HλG(ε( ba = (6) với a và b là thông số đồng dạng, hệ số đồng dạng đóng vai trò như một thông số tùy chọn. Lấy đạo hàm hai vế theo cường độ từ trường H chúng ta được : ( ) H H,G λ )(Hλ ).HλG(ε λ b ba b ∂ ∂ = ∂ ∂ ε λ (7) vì mômen từ được xác đònh bởi công thức 0H H)G/(M → ∂ ∂ − = (8) biểu thức (7) có thể viết lại ),()HλM(ε ba1b HM ε λ λ = − (9) chọn a/1 )/1( ελ = cho H = 0, chúng ta được : 1)/a(b )M(1,0)(1/ε,0)M( − =ε (10) So sánh công thức (3) và công thức (10) chúng ta được chỉ số tới hạn (đối với mômen từ M chỉ số tới hạn thường ký hiệu bằng chữ β thay vì chữ η ) : b)/a (1 β − = (11) Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 10 Chỉ số tới hạn không phụ thuộc vào hệ mà chỉ phụ thuộc vào đại lượng vật lý. Giữa các chỉ số tới hạn ứng với các đại lượng vật lý khác nhau có một quan hệ ràng buộc : chẳng hạn giữa các chỉ số tới hạn ứng với nhiệt dung α , ứng với mômen từ β , ứng với độ từ cảm γ có quan hệ sau : α +2 β + γ =2 (12) biểu thức (12) gọi là bất đẳng thức Rushbrooke. Các chỉ số tới hạn có thể dễ dàng xác đònh bằng thực nghiệm, từ đó có thể khẳng đònh tính đúng đắn của lý thuyết. 1.6. SỰ CÂN BẰNG PHA 1.6.1. Điều kiện cân bằng hai pha Như ta đã biết điều kiện để một hệ ở trạng thái cân bằng là nhiệt độ và áp suất của hệ phải như nhau ở mọi phần của hệ. Trong trường hợp hệ có hai pha tồn tại ở trạng thái cân bằng với nhau thì nhiệt độ và áp suất của hai pha cũng phải như nhau, ta có : T 1 = T 2 ; P 1 = P 2 (13) chỉ số phía dưới chỉ pha. Ngoài ra còn một điều kiện nữa. Để dẫn ra chúng ta xuất phát từ điều kiện cực tiểu của hàm thế nhiệt động Gibbs G, khi hệ cân bằng thì dG = 0. Xét hệ gồm hai pha với số hạt của mỗi pha là N 1 và N 2 : N = N 1 + N 2 = const dG = +VdP - SdT+ ∑ = = 2 1i ii 0dNμ Vì áp suất và nhiệt độ không đổi (dp = 0 và dT=0), mặt khác vì số hạt không đổi (dN = dN 1 + dN 2 = 0 suy ra dN 1 =-dN 2 ), chúng ta có: dG= 0dNμdNμ 2 2 1 1 = + [...]... trình chuyển pha loại một là phương trình Clapeyron-Clausius còn phương trình cơ bản của chuyển pha loại hai là phương trình Enrenfest 2.2.2 Lý thuyết Landau về chuyển pha loại hai Chuyển pha loại hai tồn tại dưới nhiều dạng, mà điển hình là chuyển pha sắt từ-thuận từ, chuyển pha siêu dẫn- dẫn điện bình thường Dạng chung của chuyển pha loại hai là chuyển pha trật tự- hỗn độn Lý thuyết chuyển pha loại... TRÌNH CHUYỂN PHA 2.1 CHUYỂN PHA LOẠI MỘT Chuyển pha loại một là chuyển pha ứng với đạo hàm riêng cấp một của G theo T và P thay đổi đột ngột (một cách nhảy bậc) tại điểm chuyển pha (T 0, P0 ) Còn đạo hàm riêng của các cấp khác thì liên tục Thông thường áp suất được giữ không đổi nên điểm chuyển pha được đặc trưng chỉ bằng nhiệt độ T 0 2.1.1 Ẩn nhiệt trong chuyển pha : Xét hệ một thành phần hai pha Ký... của lý thuyết Landau Nhận xét : Trên đây ta chỉ nói về phân loại chuyển pha loại một và loại hai theo cách phân loại cổ điển của Ehrenfest Rõ ràng ta có thể nói về chuyển pha loại ba và loại bốn… nhưng hiện nay vẫn chưa thấy chuyển pha loại cao hơn chuyển pha loại hai ở trong thực tế Việc phân loại theo Ehrenfest chỉ là lý tưởng hóa Mọi chuyển pha thực tế ở giữa những trường hợp giới hạn chuyển pha. .. Ehrenfest cho chuyển pha loại hai Tóm lại : Sự khác nhau giữa chuyển pha loại một và chuyển pha loại hai như sau : Trong sự chuyển pha loại một : có sự thay đổi thể tích, có ẩn nhiệt chuyển pha, có biến thiên Entropi và có sự thay đổi nhảy vọt hữu hạn nhiều thuộc tính khác, còn C p ,α, β tiến đến vô cực Trái lại trong chuyển pha loại hai, không có sự thay đổi thể tích, không có ẩn nhiệt chuyển pha, không... loại một và loại hai Chuyển pha theo quan điểm của lý thuyết Landau cũng như của Ehrenfest thực chất xảy ra ở một nhiệt độ hoàn toàn xác đònh gọi là điểm chuyển pha Tại điểm chuyển, tất cả các phần nhỏ của hệ nhất loạt chuyển sang pha mới Đây cũng là một sự lý tưởng hóa Thường chuyển pha không xảy ra ở một nhiệt độ xác đònh, mà xảy ra trong một khoảng nhiệt độ gọi là miền chuyển pha Sinh viên thực hiện... trạng thái vật lý của một pha và thường được chọn sao cho với một pha nó bằng một; còn với pha khác nó bằng không Những pha có η = 0 gọi là pha hỗn độn, η ≠ 0 gọi là pha trật tự Chuyển pha như thế được liên hệ với chuyển hệ từ trạng thái trật tự sang trạng thái hỗn độn Tham số nhiệt độ nói chung là phụ thuộc vào nhiệt độ Tại những điểm chuyển pha η = 0 gần tới điểm chuyển pha η có thể tiến tới không... trong chuyển pha loại một, Entropi và thể tích thay đổi nhảy bậc Biến đổi Entropi ∆S liên quan đến nhiệt lượng Q của quá trình biến đổi : Q=T0 ∆S (23) Nhiệt lượng Q này gọi là ẩn nhiệt trong chuyển pha loại một Theo điều kiện cân bằng thì sự chuyển pha xảy ra ở áp suất và nhiệt độ không đổi Đại lượng Q dương nếu như chuyển từ pha 1 sang pha 2, nhiệt bò hấp thụ Đại lượng Q âm nếu chuyển từ pha 2 sang pha. .. thái vật lý của hệ, nên trong chuyển pha loại hai trạng thái của hệ thay đổi một cách liên tục Tại điểm chuyển pha loại hai các trạng thái của hai pha trùng nhau, còn tại điểm chuyển pha loại một hai pha nằm cân bằng nhau ở những trạng thái khác nhau Như vậy ta có thể coi thế nhiệt động G là hàm của T, P và η Vì gần điểm chuyển pha loại hai, tham số η nhận những giá trò nhỏ bất kỳ Theo giả thuyết cơ... đường cong cân bằng pha Ở hai phía của đường cong là trạng thái của hai pha Các trạng thái nằm trên đường cong là trạng thái đồng thời cùng tồn tại hai pha Sự chuyển từ pha I sang pha II và ngược lại thực hiện qua đường cong cân bằng (hình 1) P Pha I 0 Pha II II Hình 1 T 1.6.2 Điều kiện cân bằng ba pha Tương tự đối với trường hợp có ba pha đồng thời tồn tại, để có cân bằng giữa các pha chúng ta phải... gắn liền với sự chuyển pha loại II nhưng nó chỉ được hấp thụ ở một vùng nhiệt độ nào đó và làm cho nhiệt dung tăng lên một cách bất thường ở vùng đó còn ở nhiệt độ có đỉnh nhọn thì lại không có sự hấp thụ nhiệt (chuyển pha loại II không có nhiệt chuyển pha) Trong thời gian gần đây những sự chuyển “kì lạ”, ví dụ như sự chuyển pha của 3He lỏng sang trạng thái siêu lỏng, những sự chuyển pha trong “chất” . nghiên cứu chuyển pha. 1.4. NHỮNG PHA VÀ CHUYỂN PHA QUAN TRỌNG TRONG VẬT LÝ HỌC Khi nghiên cứu đến chuyển pha ta cần lưu ý đến một số pha và chuyển pha quan trọng như sau : + Chuyển pha với. pha còn được hiểu là cấu trúc trật tự tương ứng với những tính chất vật lý xác đònh. 1.2. KHÁI NIỆM CHUYỂN PHA : Sự chuyển pha là sự chuyển từ pha này sang pha khác của một hệ (vật ). Chuyển. niệm pha : 5 1.2. Khái niệm chuyển pha : 5 1.3. Đặc trưng chung cho các quá trình chuyển pha : 6 1.4. Những pha và chuyển pha quan trọng trong vật lý học 7 1.5. Các phương pháp nghiên cứu chuyển