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相転移

サイエンス

相転移

そうてんい

物質の相(phase)が外的要因によって変化すること.

相とは物理的には,巨視的なスケール(概ね1mm程度までのオーダー)において,対象としている物理系の性質が一様な状態,もしくはその様な一様な領域のことを言う.一方で巨視的スケールとこの意味において対比されるのは微視的なスケールという言葉であり,これは多くの場合原子や分子程度の大きさの事を表している.相転移現象においては,これらの微視的スケールの物理量や自由度の「集団としての振る舞い」が変化する.

相の具体例

相の具体的な例を挙げれば,代表的な流体である水の各種の相,つまりは水(液相),氷(固相),水蒸気(気相).他には磁性体における強磁性相,常磁性相などの様々な磁性相.さらに,物質が強誘電性を持っている状態にあるか,常誘電相にあるか,などの電気的性質による相の区別も考えられる.また,上記のように物質における巨視的性質のほかにも,宇宙論における真空の相転移などの概念もある.

1次の相転移と2次以上の相転移

潜熱を伴う1次相転移(H2Oの固体相→液相への転移など)と,自由エネルギーの2次微分に異常のある2次相転移がある.

その他

SFでは「相転移」といっておけば少々無茶な設定も許容される傾向がある.

目次
  • 相転移とは
      • 相の具体例
      • 1次の相転移と2次以上の相転移
      • その他