Фазовий перехід другого роду

Фазови́й перехі́д дру́гого ро́ду за класифікацією Еренфеста — фазовий перехід, при якому значення похідних від термодинамічних потенціалів змінюються неперервно, а значення їхніх других похідних — стрибком.

До фазових переходів другого роду належать, наприклад, перехід між феромагнітним і парамагнітним станом, сегнетоелектриком і діелектриком тощо.

Пониження симетрії

Фазові переходи другого роду дуже часто супроводжуються пониженням симетрії у низькотемпературній фазі. Так, високотемпературний парамагнітний стан ізотропний, тобто має найвищу можливу симетрію. Низькотемпературний феромагнітний стан характеризується виділеним напрямом, що збігається із напрямом магнітного моменту. Аналогічно при переході від високотемпературного стану в низькотемпературний у сегнетоелектриках змінюється симетрія кристалічної ґратки.

Поведінка параметра порядку в рамках теорії Ландау

Фазовий перехід другого роду зазвичай можна описати феноменологічним параметром порядку. У високотемпературному стані параметр порядку дорівнює нулю. При пониженні температури від точки фазового переходу параметр порядку починає неперервно зростати. Залежність вільної енергії від параметру порядку можна виразити формулою

$F=F_0+\frac{1}{4}\alpha {\xi }^2+\frac{1}{4}\beta {\xi }^4+\dots$,

де $\xi$ — параметр порядку, $\alpha$ і $\beta >0$ — певні коефіцієнти. При температурі фазового переходу $T_C$ параметр $\alpha$ повинен дорівнювати нулю. Його можна розкласти в ряд за степенями відхилення температури від температури фазового переходу

$\alpha ={\alpha }^{\prime }(T-T_C)$

У такому випадку точка $\xi =0$ при підкритичних температурах стає точкою максимуму вільної енергії, а при надкритичних температурах — точкою мінімуму вільної енергії. При підкритичних температурах максимум при нульовому значенні параметра порядку оточений двома мінімумами при значеннях параметра порядку

${\xi }_m=\pm \sqrt{\frac{\alpha }{\beta }}=\pm \sqrt{\frac{{\alpha }^{\prime }}{\beta }(T_C-T)}$.

Стан системи випадковим чином скочується в один із двох мінімумів вільної енергії — відбувається спонтанне зниження симетрії. Мінімуми тим далі відходять від точки $\xi =0$, чим нижча температура.

Література

• Шаблон:Глосарій термінів з хімії