Elsőrendű és folytonos fázisátalakulások

Elsőrendű fázisátalakulások jellemzői

Az elsőrendű fázisátalakulásoknál tipikusan fellép valamilyen látens hő a folyamat során, amelyet a rendszer lead, vagy felvesz. Mindeközben azonban a rendszer hőmérséklete állandó. Az ilyen átmeneteket általában két fázis koegzisztenciája jellemzi: az egyik fázis még nem kezdte meg az átalakulást, miközben a másik már befejezte. Termodinamikailag az nyomás, térfogat, szabadenergia stb. folytonosak az átalakulási pontban, de deriváltjaik szakadással, vagy más szingularitással rendelkeznek.

Általános esetben, ha van egy állapotegyenletünk, akkor ott lesz fázisátalakulás, ahol az adott fázis instabillá válik. Ennek a feltétele például a folyadék-gáz átalakulásra:

$\kappa_T = -\frac{1}{V_m} \left. \left( \frac{\partial V_m}{\partial p}\right) \right|_T > 0$

ahol $\kappa_T$ az izoterm kompresszibilitás. Általánosságban a stabilitás határát a megfelelő termodinamikai potenciál második deriváltjának a zérussá válása jelzi.

Példák

A legfontosabb példák a szilárd-folyadék, folyadék-gáz átmenetek.

Folytonos (másodrendű) fázisátalakulások jellemzői

A folytonos fázisátalakulásokat általában a szimmetria megváltozása váltja ki: a rendszer egy rendezettebb és egy rendezetlenebb állapot között vált. A külső paraméterek függvényében a ez például valamelyik potenciál minimumainak megváltozásából eredhet (a könnyen látható esetben a negyedfokú görbe két minimuma egybe tud ovlasdni eggyé). Ezt a szuszceptiblitás divergenciája, a korrelációk végtelenné válása jelzi.

Az átmenetet a rend-paraméter jellemzi: nullától eltérő várhatóértéke jelzi az új fázis megjelenését. Például mágneses rendszerekben a mágnesezettség a rendparaméter. Ide tartozik még a konjugált-tér fogalma: ez az a tér, amivel a rendparaméter értéke eltolható. Mágneses rendszereben ez a mágneses tér.

A mádosrendű-fázisátalakulásoknak egy igen szemléletes fenomenologikus elméletét adta Landau. Ez a szabadenergia szimmetria elveken elepuló sorfejtésére épít.