Термодинамика и статистическая физика. Розман Г.А. - 49 стр.

                                                                      49
      Переход вещества из одного фазового состояния в другое будем назы-
вать фазовым переходом. Нужно различать фазу вещества от его агрегатно-
го состояния. Например. У воды имеется три агрегатных состояния: твер-
дое, жидкое, газообразное. В то же время у льда есть 10 различных модифи-
каций - фаз. Аналогично, жидкий гелий находится в одном агрегатном со-
стоянии- жидком, но при температуре 2.19 К он переходит в новую, сверхте-
кучую фазу, оставаясь в жидком состоянии. Таким образом, агрегатные пе-
реходы являются лишь частным случаем фазовых переходов. Различают два
вида фазовых переходов: фазовые переходы 1-го и фазовые переходы 2-го
рода.
      Ранее мы уже рассматривали фазовый переход 1-го рода и вывели
для описания его некоторых свойств уравнение Клапейрона – Клаузиу-
са. Сделаем дополнения и уточнения, определяющие фазовый переход
1-го рода. К таким переходам относятся процессы плавления (отверде-
вания), испарения (конденсации), возгонки (сублимации). Все эти про-
цессы происходят при поглощении (отдаче) энергии – энергии перехо-
да, при них наблюдается скачок объема вещества, возможно существо-
вание малоустойчивых состояний (переохлаждения, перегрева, пресы-
щения), энергоемкость в точке перехода бесконечно велика.
      В точке перехода фазы находятся в равновесии, следовательно,
химические потенциалы должны быть равны(мы будем рассматривать
однокомпонентные фазы): μ1 = μ 2 . Если фазовый переход совершается
при постоянной температуре и давлении, то и термодинамический по-
тенциал Гиббса непрерывен при фазовом переходе. Действительно, мы
получили ранее:
                  dФ = − SdT + Vdp,                         (95)
откуда при T = const и p = const получаем, что Ф1 = Ф2 .
                                                                  dQ
     Вместе с тем, энтропия испытывает скачок, так как dS =          , а
                                                                   T
dQ ≠ 0. Соответственно испытывает скачок и внутренняя энергия, что
непосредственно следует из определения фазового перехода 1-го рода и
из формулы 1-го начала термодинамики.
     Из формулы (95) можно получить вывод, что первые производные
от термодинамического потенциала Гиббса по температуре и давлению
испытывают скачок при фазовом переходе 1-го рода. Но тогда вторые
производные от термодинамического потенциала по тем же параметрам дол-
жны обращаться в бесконечность в точке фазового перехода. Убедимся в