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{{Onesource|time=2017-03-13T15:25:59+00:00}}
'''二级相变'''（'''Second order phase transition'''）为[[化学势]]的二阶[[偏微分]]发生突变的一类[[相变]]。相变时没有热效应和[[熵]]变，但[[热膨胀系数]]，压缩系数，[[比热容]]这三个化学势的二阶偏微分量发生突变。<ref>{{cite book|author = 傅献彩等|title = 物理化学（上）|edition=第五版|publisher = 高等教育出版社|pages =326-330|date=2005年7月}}</ref>

二級相變或稱為『二階相變』或是『連續性相變』，主要原因是，[[自由能]](或是其他有序參數，例如[[磁化強度]])對溫度(或其他參數，例如[[磁場]])的變化率(一次偏微分值函數)曲線，仍然保持連續，沒有突然變化。然而前述的自由能若對溫度取到二次偏微分，即比熱對溫度的一次變化率值，其函數曲線有可能在特定溫度值，產生發散(divergence)；換言之，舉例而言，經過特定溫度值時，自由能對於溫度的二次變化率，數值有突然改變時，也屬於發生相變。此處特定溫度值，即為二階相變發生的溫度值，稱為二階相變[[臨界溫度]]。<ref>
{{Cite book
|title=Lectures on Phase Transitions and The Renormalization Group
|last=Goldenfeld
|first=Nigel
|publisher=Addison Wesley
|year=1992
|language=en
|isbn=0-201-55408-9}}</ref>

== 定义 ==
普通的相变（称一级相变）中的两相平衡时，两物态（例如气态和液态）的化学势相等，但两物态的偏摩尔体积和偏摩尔[[熵]]发生突变：
:<math>V_1\,\ne\,V_2</math> 即 <math>\left( \frac{\partial \mu_1}{\partial p}\right)_T\,\ne\,\left( \frac{\partial \mu_2}{\partial p}\right)_T</math>
:<math>S_1\,\ne\,S_2</math> 即 <math>\left( \frac{\partial \mu_1}{\partial T}\right)_p\,\ne\,\left( \frac{\partial \mu_2}{\partial T}\right)_p</math>
同时还有焓值H<sub>1</sub>≠H<sub>2</sub>；热容C<sub>p,1</sub>≠C<sub>p,2</sub>。故在一级相变时有[[焓]]变，熵变，[[自由能]]的变化。而发生二级相变时，既没有焓变，也没有熵变。但物质的比热容C，热膨胀系数α和压缩系数κ会发生改变：
:<math>\Complex_{p,1}\,\ne\,\Complex_{p,2}</math> 即 <math>\left( \frac{\partial^2 \mu_1}{\partial T^2}\right)_p\,\ne\,\left( \frac{\partial^2 \mu_2}{\partial T^2}\right)_p</math>
:<math>\alpha_1\,\ne\,\alpha_2</math> 即 <math>\left\{ \frac{\partial }{\partial T}\left( \frac{\partial \mu_1}{\partial p}\right)_p\right\}_T\,\ne\,\left\{ \frac{\partial }{\partial T}\left( \frac{\partial \mu_2}{\partial p}\right)_p\right\}_T</math>
:<math>\kappa_1\,\ne\,\kappa_2</math> 即 <math>\left( \frac{\partial^2 \mu_1}{\partial p^2}\right)_T\,\ne\,\left( \frac{\partial^2 \mu_2}{\partial p^2}\right)_T</math>
[[保罗·埃伦费斯特|埃伦费斯特]]把这种相变称为二级相变。

下圖(a)一級相變，(b)二級相變 描述熱力學改變的特性。<ref name="phy_chem">
{{Cite book
|title=Physical Chemistry
|url=https://archive.org/details/atkinsphysicalch00pwat
|author=Peter Atkins 
|coauthor=Julio de Paula
|year=2006
|edition=8th
|language=en
|isbn=0-7167-8759-8}}</ref>

二級相變顯示：

u化學勢對溫度的一次微分是連續的(轉變的兩側斜率是相同的)，但二次微分是不連續的

u的連續斜率表示體積、焓值、熵值在轉變前後不變，而熱容量改變，
但不會增加到無限大。

[[File:Second order phase transition.png|圖]]

== 实例 ==
=== 液氦的λ相变 ===
[[氦-4]]的正常沸点是4.2K，减压下沸点下降。但当其沸点降至 2.17 K (−270.98&nbsp;°C) 时，沸腾突然停止。测定其物理性质，压缩系数，热膨胀系数和比热容发生突变，但没有焓变和体积的变化。

下圖顯現He的λ曲線，當熱容量升高到無限大，曲線的形狀如其名為λ。
<ref name="phy_chem"/>

[[File:The λ-curve for helium.png|The λ-curve for helium]]

=== [[超导现象|超导金属]] ===
某些金属具有一转变温度T<sub>c</sub>，低于此温度时电阻突然消失。T<sub>c</sub>与磁场有关，无加外磁场时这种转变没有热效应，是二级相变。

=== [[居里点|磁性转变点]] ===
[[铁磁性]]物质加热到某一温度时，[[磁畴]]被破坏，转变为[[顺磁性]]物质。这一磁性转变点称为居里点，此温度称为居里温度，此转变是二级相变。

=== 合金的有序-无序相变 ===
有序的合金晶胞中的原子代表不同的原子，而无序则代表混合原子。例如β-[[黄铜]]为体心立方[[晶胞]]，铜原子位于晶胞体心，锌原子位于晶胞角顶。温度升高至某一数值T<sub>Φ</sub>时，这种规则的排列完全被破坏，两种原子出现在体心或角顶的概率一样，合金变为无序，此转变也属于二级相变。

=== [[二級相變的例子]] ===
(a)圖顯示四方相在兩個方向上比第三個方向更快地膨脹，但變成立方向後圖（b）隨著溫度的升高，在三個方向上均勻地膨脹。 <ref name="phy_chem"/>
沒有在轉變溫度下原子的重排，因此沒有轉變的焓。

== 参考资料 ==
{{reflist}}
{{模板:物质状态}}

[[Category:相变]]