一次相転移と二次相転移をそれぞれ何かがよく理解していません。
簡単に説明して頂けたら幸いです。

A 回答 (1件)

教科書的回答ですが・・・。



相転移は高温相の自由エネルギーと低温相の自由エネルギーが等しくなる温度Tcで起こります。「自由エネルギーの温度による一階微分がTcで不連続な相転移」、すなわち高温相の自由エネルギーと低温相の自由エネルギーのグラフを温度の関数として描いたときに、Tcでクロスするような相転移を一次転移と呼びます。一方、温度微係数は連続だが(つまりTcで自由エネルギーが滑らかにつながっている)、「自由エネルギーの温度による二階微分が不連続な相転移」を二次相転移と呼んでいます。

自由エネルギーの温度微係数はエントロピーですから、一次相転移の場合はTcでエントロピーが不連続に変化することになり、エントロピー変化に比例した潜熱が発生し、一般に温度の上げ下げでヒステリシスを示します。固体液体間の転移(氷が解ける等)等がこれにあたります。

二次転移の場合は微係数は連続なので、潜熱は発生しませんが、二次微係数に比例した比熱には不連続が現れます。磁場が無いときの超伝導転移や多くの磁気相転移はこれにあたります。
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この回答へのお礼

本当に有難うございます。感謝の限りです。御丁寧に例まで書いていただいて、
とてもわかり易かったです。

お礼日時:2002/01/29 22:16

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Q1次相転移と2次相転移

今、過冷却現象について勉強していたのですが、
そこで出てきた1次相転移とは何ですか?
また2次相転移とは何ですか?
教えてください!!

Aベストアンサー

どのくらい過冷却するかは、現実には物質固有の性質ではなく、実験条件で決まっています。

過冷却している状態というのは平たくいうと、本来は固体が安定なのに、「準安定」な状態として液体でいる状態です。例えば、床にあるボールを丼に入れて持ち上げたとします。このとき、ボールの位置エネルギーは床にいるときが一番小さく安定ですが、丼の底もそれなりに安定です。しかし、丼がゆすられるとボールはより安定な床に向けて落ちていきます。過冷却状態の液体は、この丼の底のボールのような状態にあります。この際の位置エネルギーに相当するエネルギーは「自由エネルギー」と呼ばれています。

過冷却状態から固化するには、丼のふちまでのエネルギーの壁を何らかの擾乱(例えば温度の揺らぎ)で超えないといけませんが、鉛はスズに比べて融点が高いので、炉に供給される電力が少し変化しても、温度揺らぎが大きくなるのが主な原因だと思います。(エネルギーの壁の高さは物質固有の側面も持っているので、これだけだと思われるとちょっといけませんが。)

ちなみに、過冷却状態からの固化は容器と接している部分から始まります。スペースシャトルで浮遊した状態で同じ実験をしたらすごく過冷却するはずです。

相転移に関しては以前回答したことがありますので(参照URL)ご参考になれば幸いです。でも一次相転移、二次相転移を理解するには「自由エネルギー」の概念がないといけません。まずは熱力学の本を参照するのが良いと思います。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=207621

どのくらい過冷却するかは、現実には物質固有の性質ではなく、実験条件で決まっています。

過冷却している状態というのは平たくいうと、本来は固体が安定なのに、「準安定」な状態として液体でいる状態です。例えば、床にあるボールを丼に入れて持ち上げたとします。このとき、ボールの位置エネルギーは床にいるときが一番小さく安定ですが、丼の底もそれなりに安定です。しかし、丼がゆすられるとボールはより安定な床に向けて落ちていきます。過冷却状態の液体は、この丼の底のボールのような状態にあります...続きを読む

Q室温付近で相転移を示すもの何かありませんか?

室温付近で明瞭な相転移を示す物質は何かありませんでしょうか。
転移温度としては20~50C程度が望ましく、
(ヘアドライヤーとかお湯で暖めて転移が見られると楽です)
出来れば水素かフッ素を含むものが好ましいと思います。

自分で考えた例:
水は、転移温度が低すぎるし、パラフィンは、色々な分子量の
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パラジクロルベンゼンは昇華してしまうので、扱いが難しく、
La2CuO4は、酸素量で転移温度が大幅にずれるのと、水素を
含んでいないので、ちょっと面倒です。

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Aベストアンサー

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質問は単純なんですが・・・
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Aベストアンサー

ふつうの相転移は,温度を変化させたときに自発的に起こるものです.
氷 ←→ 水 ←→ 水蒸気,などで,これは guiter さんの書かれたとおり.

例えば,誘電体ですと,ふつうの状態(常誘電状態)では
電場Eをかけていなければ分極Pはゼロ.
電場(余り強くない)をかければPが出ますが,
Eを変化させてもPのヒステリシスなどはない.
これがよくある状況です.

EがゼロなのにPが勝手に生じている(自発分極)ものもあって,
これを強誘電体と言っています.
電場をかけるとPも変化しますが,ヒステリシスが見られたりします.
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ところで,自発分極はないものの,
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温度の作用はもっと間接的です.

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磁性体関係では磁場誘起相転移ということが普通です..

ふつうの相転移は,温度を変化させたときに自発的に起こるものです.
氷 ←→ 水 ←→ 水蒸気,などで,これは guiter さんの書かれたとおり.

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Q架空の相転移エンジンについて

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どうぞ分かりやすい回答をよろしくお願い致します。

Aベストアンサー

>ブラックホールの中央部から上下方向へそれぞれ、量子分解された粒子が加速して飛んで行くようにみえる。

http://www.astroarts.co.jp/news/2008/05/12black_hole_jet/index-j.shtml
http://www.nao.ac.jp/EDU/soukendai/3gaiyou/Denpa.htm

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で次数が変化します。

先見的に、こういう転移なら、何次だとか、おそらく何次に
なるだろう、という予言(あたらなくとも、もっともらしければ良い)
はできないものでしょうか。


たとえば、ランダウの現象論では、一次相転移では自由エネルギー
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「一次転移では、秩序パラメタに対して、エネルギーEが単調減少
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のような気がするのですが、どうでしょうか。

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無茶苦茶難しい話になってきました.
こりゃ,物理学会の統計力学,物性基礎論(今は領域11といいますが)の
分科会場での会話みたいなもんですな.

前にも書きましたように,
同形のハミルトニアンでもパラメーターの値の組み合わせによって
相転移が1次になったり2次になったり,
というようなことがあることを考えますと,
単純な判定条件というのはどうも難しい気がします.

> Fを計算すると、キンクが出たから、というのでは結果論で、
> 現象の説明にはなっていないような気がするのです。
そういう考えの方は大勢います.
つまるところ,モデルの相転移で重要な核になる部分を単純にわかりやすい形で
引き出すことができればよいのでしょうが,なかなか困難ですよね.
まあ,相転移関係でメシ食っている人が簡単には失業しないということですか(^^;).

数値計算結果から相転移が1次がか2次かを判別するのはこれも難しいようです.
学会でも,「数値計算では1次か2次かよくわからない」という報告もよく目にします.
これは,きっと,扱ったモデルのパラメータ
(あるいは,拡張してパラメーターを増やしたモデルのパラメーター)が
ちょうど1次転移と2次転移の境目近くにあるんでしょうね.

全然回答になっていないような気もします.

無茶苦茶難しい話になってきました.
こりゃ,物理学会の統計力学,物性基礎論(今は領域11といいますが)の
分科会場での会話みたいなもんですな.

前にも書きましたように,
同形のハミルトニアンでもパラメーターの値の組み合わせによって
相転移が1次になったり2次になったり,
というようなことがあることを考えますと,
単純な判定条件というのはどうも難しい気がします.

> Fを計算すると、キンクが出たから、というのでは結果論で、
> 現象の説明にはなっていないような気がするのです。...続きを読む


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