《边缘奇迹—相变和临界现象》读后感 相变—多姿多彩的美

《边缘奇迹—相变和临界现象》读后感
相变—多姿多彩的美
《边缘奇迹》这本书给我很大的启发，每一章都给我以震撼，相 变对于我们每一个人来说已经不在是陌生的一种自然现象，然而就这 种我们司空见惯的现象，我们又能知道多少呢？每一个简单的变化又 蕴藏着多少我们并不知道的现象呢？ 相变简单来说就是物态的一个变化，生活中处处充满着相变的现 象。然而相变真正的本质是什么呢？相变就是有序和无序两种倾向矛 盾的斗争表现，简单来说就是物质内部无序和有序的一个相互转变过 程，这个过程会伴随着宏观的一种变现，而这种宏观的表现可能就是 物质状态发生变化，这个过程就是一个相变的过程。 相变过程中，相互作用是有序的起因，热运动是无序的来源。也 就是说每当温度降到一定程度以至于热运动不能再破坏某种特定的 相互作用造成的秩序时就可能出现一个新相。世界万物有多种多样的 相互作用。因此。也会有多种多样的相变现象。我们首先说一下我们 最熟悉而又是最神秘的水的相变。为什么水的相变是最熟悉而且又是 最神秘的呢？因为水的三态变化是我们最熟悉的而且也是经常见到 的，但是，即使是经常见到的现象科学家们也经过了很漫长的一段时 间才有今天我们看到的相变本质。 水有三相：固、液、气。我们首先抛开水的三相变化的实质以及 过程，我们先来看一下水的三相曲线。
“磁”在我们生活的地方处处存在，它带给我们许多的便利同时 他也带给我们许多的危害。所以研究磁就是一个热点问题。磁也会发 生相变，但是磁的相变并不是像水一样发生了状态的变化。而是发生 了磁性的变化。 。也就是铁磁和反铁磁的相变。 磁现象本质是量子的，在 1911 年波尔就指出来了。后来在 1921 年范列文就证明了：由经典力学出发的统计物理中不可能有平均磁矩 存在。 在理论上，最简单的是单轴各向异性的铁磁体，它具有一个容易 被磁化的晶轴，磁矩取向只能平行或反向平行于这个轴。在温度达到 足够高的时候，热运动就会占据优势，两种取向机会均等，宏观的平 均磁化强度 M=0。当温度降到居里点以下时，磁矩间的相互作用就会 对热运动产生影响， 自发的出现了宏观的磁矩 M。 当温度持续下降时， M 的数值也会增加。 M 在居里点附近趋近零的方式和临界点附近气液 两相的密度差相像，表达式为： ������������ − ������ ������ M = B（ ） ≡ ������(−������)������ ������������ 这里引入了一个无纲参量 t≡
dT dP
就解释了为什么从水变成冰体积为什么会出现冰的体积大于水的体 积了。 在水的三相变化中存在一个三相点，也就是熔化、汽化、升华线 三线的交点就是三相点，在三相点上水的三态是共存的，也就是在这 一点上，固、液、气三态可以对于这三相点的参数是 ������������ = 0.0100℃ ������������ = 0.006 巴 也就是满足这个条件就可以找到三相共同存在了。这就是大自然 的神奇之处，在不同的条件下就会呈现出不同的状态。水的相变是一 个复杂的过程，我们所能看到的也就是其中的一个小角，自然界的相 变还有很多很多。
P
H
百度文库水 冰
A E
c
水汽
T
水的三相点示意图
一般情况下固态比容小于液态的比容，然而水的恰好相反。在热 力学中有一个克拉珀龙—克劳修斯关系 dP ������ ������2 − ������1 = = dT ������（������2 − ������1 ） ������2 − ������1 其中 Q 代表相变潜热。冰化成水时要吸收潜热，说明水的熵比冰 的熵高；但是相同质量冰的体积比水大，结果是 的斜率是负的，这
整个晶格划分为两个相互嵌套的磁格子里，每个磁格子上磁矩彼此平 行，但两套各自中的磁矩大小相等方向相反。使得任何情况下都不会 出现宏观的磁矩。 这种新的磁有序是在温度降到 TN 时突然出现的， 虽 然整个物体并不具有磁矩， 但是比热， 磁化率等物理量在 T=TN 附近有 反常。这就是反铁磁相变。 这就是多姿多彩的相变的世界。
������������ −������ ������������
， 它反应的是温度接近 Tc 程度。
如果将磁场 H 比作压力 P，自发磁矩 M 比作密度，那么 H—M 的相图与 P—的相图非常类似。 也就是将磁与液进行类比， 这样的话 可以更好的解决相变的问题。 1907 年外斯提出了著名的 “分子场理论” 。 但是。外斯的理论在实验中并不能符合。 在讨论反铁磁相变时，如果在晶格中微观磁矩相互作用，使得两 个相邻磁矩反向平行时能量更低，在低温下就会出现另一种磁有序：