相変化について

質問

相変化がなぜ起こるのか熱力学的に教えてください。
多分、ケミカルポテンシャルの温度依存性から説明できるはずなのですがよくわかりません。
お願いしますm(__)m

回答No.1

siegmund · ベストアンサー

化学ポテンシャルμは１粒子あたりのギブス自由エネルギー G です．
(1)　　F = U -TS
(2)　　G = F + pV
F はヘルムホルツ自由エネルギー
体積一定の系では F が，圧力一定の系では G が，
それぞれ最小になるように状態が決まります．

F の方が話が分かりやすいでしょう．
T = 0 ですと，内部エネルギー U が最小になるように状態が決まります．
これは普通の力学的要請と同じです．
有限温度では -TS の項がつきます．
したがって，T が小さいうちは U の項が主要で，
U の小さい状態(秩序的状態)が優勢です．
T が大きくなると -TS の項が効き，
エントロピー S の大きい無秩序状態が優勢になります．
これが相変化の基本的機構です．

ただし，U も S も T の関数ですから，
上の様に単純には行かない場合もあります．
温度を下げてゆくに従って，Ａ相→Ｂ相→Ａ相，
と変化する場合もあります．

お礼

なるほど！！
思っていたより以外に難しくないのですね(^。^)
とても参考になりました。どうもありがとうございます