Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике - переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. С точки зрения движения системы по фазовой диаграмме при изменении её интенсивных параметров (температуры , давления и т. п.), фазовый переход происходит, когда система пересекает линию, разделяющую две фазы. Поскольку разные термодинамические фазы описываются различными уравнениями состояния , всегда можно найти величину, которая скачкообразно меняется при фазовом переходе.

Поскольку разделение на термодинамические фазы - более мелкая классификация состояний, чем разделение по агрегатным состояниям вещества, то далеко не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. Однако любая смена агрегатного состояния есть фазовый переход.

Наиболее часто рассматриваются фазовые переходы при изменении температуры, но при постоянном давлении (как правило равном 1 атмосфере). Именно поэтому часто употребляют термины «точка» (а не линия) фазового перехода, температура плавления и т. д. Разумеется, фазовый переход может происходить и при изменении давления, и при постоянных температуре и давлении, но и при изменении концентрации компонентов (например, появление кристалликов соли в растворе , который достиг насыщения).

Классификация фазовых переходов

В последнее время широкое распространение получило понятие квантовый фазовый переход , то есть фазовый переход, управляемый не классическими тепловыми флуктуациями , а квантовыми, которые существуют даже при абсолютном нуле температур , где классический фазовый переход не может реализоваться вследствие теоремы Нернста .

Динамика фазовых переходов

Как сказано выше, под скачкообразным изменением свойств вещества имеется в виду скачок при изменении температуры и давления. В реальности же, воздействуя на систему, мы изменяем не эти величины, а её объем и её полную внутреннюю энергию. Это изменение всегда происходит с какой-то конечной скоростью, а значит для того, чтобы «покрыть» весь разрыв в плотности или удельной внутренней энергии, нам требуется некоторое конечное время. В течение этого времени фазовый переход происходит не сразу во всём объёме вещества, а постепенно. При этом в случае фазового перехода первого рода выделяется (или забирается) определённое количество энергии, которая называется теплотой фазового перехода . Для того, чтобы фазовый переход не останавливался, требуется непрерывно отводить (или подводить) это тепло, либо компенсировать его совершением работы над системой.

В результате, в течение этого времени точка на фазовой диаграмме, описывающая систему, «замирает» (то есть давление и температура остаются постоянными) до полного завершения процесса.

Напишите отзыв о статье "Фазовый переход"

Примечания

Литература

• Базаров И. П. - М .: Высшая школа, 1991, 376 с.
• Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. Изд. 2-ое испр. - М .: Едиториал УРСС, 2003. 120 с.
• Карякин Н. В. Основы химической термодинамики. - М .: Академия, 2003. - 463 с. - (Высшее профессиональное образование). - ISBN 5-7695-1596-1.
• Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Т.1: Теория равновесных систем: Термодинамика. - Том.1. Изд. 2, испр. и доп. - М .: УРСС, 2002. 240 с.
• Стенли. Г. Фазовые переходы и критические явления. - М .: Мир, 1973.
• Паташинский А. З., Покровский В. Л. Флуктуационная теория фазовых переходов. - М .: Наука, 1981.
• Гуфан Ю. М. . Термодинамическая теория фазовых переходов. - Ростов н/Д: Издательство Ростовского университета, 1982. - 172 с.

См. также

Ссылки

• с интерактивными моделями на Java
• Пермского государственного университета

Отрывок, характеризующий Фазовый переход

Он повторял уже слышанное мною.
– Нет! – сразу же отрезала я. – Я не поэтому сюда пришла, ты знаешь, Север. Я пришла за помощью. Только вы можете помочь мне уничтожить Караффу. Ведь в том, что он творит – и ваша вина. Помогите же мне!
Север ещё больше погрустнел... Я заранее знала, что он ответит, но не намеревалась сдаваться. На весы были поставлены миллионы хороших жизней, и я не могла так просто отказаться от борьбы за них.
– Я уже объяснил тебе, Изидора...
– Так объясни ещё! – резко прервала его я. – Объясни мне, как можно спокойно сидеть, сложа руки, когда человеческие жизни гаснут одна за другой по твоей же вине?! Объясни, как такая мразь, как Караффа, может существовать, и ни у кого не возникает желание даже попробовать уничтожить его?! Объясни, как ты можешь жить, когда рядом с тобой происходит такое?..
Горькая обида клокотала во мне, пытаясь выплеснуться наружу. Я почти кричала, пытаясь достучаться до его души, но чувствовала, что теряю. Обратного пути не было. Я не знала, получится ли ещё когда-нибудь попасть туда, и должна была использовать любую возможность, прежде чем уйти.
– Оглянись, Север! По всей Европе пылают живыми факелами твои братья и сёстры! Неужели ты можешь спокойно спать, слыша их крики??? И как же тебе не сняться кровавые кошмары?!
Его спокойное лицо исказила гримаса боли:
– Не говори такого, Изидора! Я уже объяснял тебе – мы не должны вмешиваться, нам не дано такое право... Мы – хранители. Мы лишь оберегаем ЗНАНИЯ.
– А тебе не кажется, что подожди Вы ещё, и Ваши знания уже не для кого будет сохранять?!. – горестно воскликнула я.
– Земля не готова, Изидора. Я уже говорил тебе это...
– Что ж, возможно она никогда готовой не будет... И когда-нибудь, через каких-нибудь тысячу лет, когда ты будешь смотреть на неё со своих «вершин», ты узришь лишь пустое поле, возможно даже поросшее красивыми цветами, потому что на Земле в это время уже не будет людей, и некому будет срывать эти цветы... Подумай, Север, такое ли будущее ты желал Земле?!..
Но Север был защищён глухой стеной веры в то, что говорил... Видимо, они все железно верили, что были правы. Или кто-то когда-то вселил эту веру в их души так крепко, что они проносили её чрез столетия, не открываясь и не допуская никого в свои сердца... И я не могла через неё пробиться, как бы ни старалась.
– Нас мало, Изидора. И если мы вмешаемся, не исключено, что мы тоже погибнем... А тогда проще простого будет даже для слабого человека, уже не говоря о таком, как Караффа, воспользоваться всем, что мы храним. И у кого-то в руках окажется власть над всеми живущими. Такое уже было когда-то... Очень давно. Мир чуть не погиб тогда. Поэтому – прости, но мы не будем вмешиваться, Изидора, у нас нет на это права... Наши Великие Предки завещали нам охранять древние ЗНАНИЯ. И это то, для чего мы здесь. Для чего живём. Мы не спасли даже Христа когда-то... Хотя могли бы. А ведь мы все очень любили его.
– Ты хочешь сказать, что кто-то из Вас знал Христа?!.. Но это ведь было так давно!.. Даже Вы не можете жить так долго!
– Почему – давно, Изидора?– искренне удивился Север. – Это было лишь несколько сотен назад! А мы ведь живём намного дольше, ты знаешь. Как могла бы жить и ты, если бы захотела...
– Несколько сотен?!!! – Север кивнул. – Но как же легенда?!.. Ведь по ней с его смерти прошло уже полторы тысячи лет?!..
– На то она «легенда» и есть... – пожал плечами Север, – Ведь если бы она была Истиной, она не нуждалась бы в заказных «фантазиях» Павла, Матфея, Петра и им подобных?.. При всём при том, что эти «святые» люди ведь даже и не видели никогда живого Христа! И он никогда не учил их. История повторяется, Изидора... Так было, и так будет всегда, пока люди не начнут, наконец, самостоятельно думать. А пока за них думают Тёмные умы – на Земле всегда будет властвовать лишь борьба...
Север умолк, как бы решая, стоит ли продолжать. Но, немного подумав, всё же, заговорил снова...
– «Думающие Тёмные», время от времени дают человечеству нового Бога, выбирая его всегда из самых лучших, самых светлых и чистых,… но именно тех, которых обязательно уже нет в Круге Живых. Так как на мёртвого, видишь ли, намного легче «одеть» лживую «историю его Жизни», и пустить её в мир, чтобы несла она человечеству лишь то, что «одобрялось» «Думающими Тёмными», заставляя людей окунаться ещё глубже в невежество Ума, пеленая Души их всё сильнее в страх неизбежной смерти, и надевая этим же оковы на их свободную и гордую Жизнь...
– Кто такие – Думающие Тёмные, Север? – не выдержала я.
– Это Тёмный Круг, в который входят «серые» Волхвы, «чёрные» маги, денежные гении (свои для каждого нового промежутка времени), и многое тому подобное. Проще – это Земное (да и не только) объединение «тёмных» сил.
– И Вы не боретесь с ними?!!! Ты говоришь об этом так спокойно, как будто это тебя не касается!.. Но ты ведь тоже живёшь на Земле, Север!
В его глазах появилась смертельная тоска, будто я нечаянно затронула нечто глубоко печальное и невыносимо больное.
– О, мы боролись, Изидора!.. Ещё как боролись! Давно это было... Я, как и ты сейчас, был слишком наивным и думал, что стоит людям лишь показать, где правда, а где ложь, и они тут же кинутся в атаку за «правое дело». Это всего лишь «мечты о будущем», Изидора... Человек, видишь ли, существо легко уязвимое... Слишком легко поддающееся на лесть и жадность. Да и другие разные «человеческие пороки»... Люди в первую очередь думают о своих потребностях и выгодах, и только потом – об «остальных» живущих. Те, кто посильнее – жаждут Власти. Ну, а слабые ищут сильных защитников, совершенно не интересуясь их «чистоплотностью». И это продолжается столетиями. Вот почему в любой войне первыми гибнут самые светлые и самые лучшие. А остальные «оставшиеся» присоединяются к «победителю»... Так и идёт по кругу. Земля не готова мыслить, Изидора. Знаю, ты не согласна, ибо ты сама слишком чиста и светла. Но одному человеку не по силам свергнуть общее ЗЛО, даже такому сильному, как ты. Земное Зло слишком большое и вольное. Мы пытались когда-то... и потеряли лучших. Именно поэтому, мы будем ждать, когда придёт правильное время. Нас слишком мало, Изидора.
– Но почему тогда Вы не пытаетесь воевать по-другому? В войну, которая не требует Ваших жизней? У Вас ведь есть такое оружие! И почему разрешаете осквернять таких, как Иисус? Почему не расскажете людям правду?..

Мы рассмотрели переходы из жидкого и газообразного состояния в твердое, т. е. кристаллизацию, и обратные переходы - плавление и возгонку. Ранее в гл. VII мы познакомились с переходом жидкости в пар - испарением и обратным переходом - конденсацией. При всех этих фазовых переходах (превращениях) тело либо выделяет, либо поглощает энергию в виде скрытой теплоты соответствующего перехода (теплота плавления, теплота испарения и т. д.).

Фазовые переходы, сопровождающиеся скачкообразным изменением энергии или других величин, связанных с энергией, например плотности, называются фазовыми переходами первого рода.

Для фазовых переходов первого рода характерно скачкообразное, т. е. происходящее в очень узком температурном интервале, изменение свойств веществ. Можно, следовательно, говорить об определенной температуре перехода или точке перехода: точка кипения, точка плавления и

Температуры фазовых переходов зависят от внешнего параметра - давления при данной температуре равновесие фаз, между которыми происходит переход, устанавливается при вполне определенном давлении. Линия фазового равновесия описывается известным нам уравнением Клапейрона - Клаузиуса:

где молярная теплота перехода, и молярные объемы обеих фаз.

При фазовых переходах первого рода новая фаза не возникает сразу во всем объеме. Сначала образуются зародыши новой фазы, которые затем растут, распространяясь на весь объем.

С процессом образования зародышей мы встречались при рассмотрении процесса конденсации жидкости. Для конденсации необходимо существование центров (зародышей) конденсаций в виде пылинок, ионов и т. п. Точно так же для отвердевания жидкости необходимы центры кристаллизации. В отсутствие таких центров пар или жидкость могут находиться в переохлажденном состоянии. Можно, например, длительное время наблюдать чистую воду при температуре

Встречаются, однако, фазовые переходы, при которых превращение происходит сразу во всем объеме в результате непрерывного изменения кристаллической решетки, т. е. взаимного расположения частиц в решетке. Это может привести к тому, что при определенной температуре изменится симметрия решетки, например, решетка с низкой симметрией перейдет в решетку с более высокой симметрией. Эта температура и будет точкой фазового перехода, который в этом случае называется фазовым переходом второго рода. Температура, при которой происходит фазовый переход второго рода, называется точкой Кюри, по имени Пьера Кюри, который обнаружил фазовый переход второго рода в ферромагнетиках.

При таком непрерывном изменении состояния в точке перехода не будет равновесия двух разных фаз, поскольку переход произошел сразу во всем объеме. Поэтому в точке перехода нет и скачка внутренней энергии II. Следовательно, такой переход не сопровождается выделением или поглощением скрытой теплоты перехода. Но так как при температурах выше и ниже точки перехода вещество находится в различных кристаллических модификациях, то у них различна теплоемкость. Это значит, что в точке фазового перехода скачком меняется теплоемкость, т. е. производная от внутренней энергии по температуре

Скачком изменяется и коэффициент объемного расширения хотя сам объем в точке перехода не изменяется.

Известны фазовые переходы второго рода, при которых непрерывное изменение состояния не означает изменения кристаллической структуры, но при которых состояние также изменяется сразу во всем объеме. Наиболее известные переходы этого типа - это переход вещества из ферромагнитного состояния в неферромагнитное, который происходит при температуре, называемой точкой Кюри; переход некоторых металлов из нормального в сверхпроводящее состояние, при котором исчезает электрическое сопротивление. В обоих случаях в точке перехода не происходят изменения структуры кристалла, но в обоих случаях состояние изменяется непрерывно и сразу во всем объеме. Переходом второго рода является и переход жидкого гелия из состояния Не I в состояние Не II. Во всех этих случаях в точке перехода наблюдается скачок теплоемкости. (В связи с этим температура фазового перехода второго рода имеет второе наименование: она называется -точкой, по характеру кривой изменения теплоемкости в этой точке; об этом уже говорилось в § 118, в тексте о жидком гелии.)

Разберем теперь немного подробнее, как происходят фазовые переходы. Основную роль в фазовых превращениях играют флуктуации физических величин. Мы уже встречались с ними при обсуждении вопроса о причине броуновского движения твердых частиц, взвешенных в жидкости (§ .7).

Флуктуации - случайные изменения энергии, плотности и других связанных с ними величин - существуют всегда. Но вдали от точки фазового перехода они возникают в очень малых объемах и тут же снова рассасываются. Когда же температура и давление в веществе близки к критическим, то в объеме, охваченном флуктуацией, становится возможным появление новой фазы. Все различие между фазовыми переходами первого и второго рода заключается в том, что флуктуации вблизи точки перехода развиваются по-разному.

Выше уже говорилось, что при переходе первого рода новая фаза возникает в виде зародышей внутри старой фазы. Причина их появления - это случайные флуктуации энергии и плотности. По мере приближения к точке перехода флуктуации, приводящие к новой фазе, происходят все чаще и чаще, и хотя каждая флуктуация охватывает очень малый объем, все вместе они могут привести к появлению макроскопического зародыша новой фазы, если в месте их образования имеется центр конденсации.

В случае перехода второго рода ситуация гораздо более сложная. Поскольку новая фаза появляется сразу во всем объеме, обычные микроскопические флуктуации сами по себе не могут привести к фазовому переходу. Их характер существенно меняется. По мере приближения к критической температуре флуктуации, «подготавливающие» переход в новую фазу, охватывают все большую часть вещества и, наконец, в точке перехода становятся бесконечными,

т. е. происходят во всем объеме. Ниже точки перехода, когда новая фаза уже установилась, они снова начинают здтухать и постепенно опять становятся короткодействующими и кратковременными.

Фазовый переход второго рода всегда связан с изменением симметрии системы, в новой фазе либо возникает порядок, которого не было в первоначальной (например, упорядочиваются магнитные моменты отдельных частиц при переходе в ферромагнитное состояние), либо изменяется уже существовавший порядок (при переходах с изменением кристаллической структуры).

Этот новый порядок содержится и во флуктуациях вблизи точки фазового перехода.

Наглядным пояснением к описанному механизму перехода является всем известный «эффект глазеющей толпы» (рис. 185). Представим себе прохожих, идущих по тротуару и глядящих в самых случайных направлениях. Это - «нормальное» состояние уличной толпы, в которой упорядоченность отсутствует. Пусть теперь один из прохожих без видимых причин уставился в пустое окно на втором этаже («случайная флуктуация»). Постепенно все большее число людей начинает смотреть в то же окно, и в конце концов все взгляды оказываются направленными в одну точку. Возникла «упорядоченная» фаза, хотя нет никаких внешних сил, способствующих установлению порядка, - за окном на втором этаже решительно ничего не происходит

Фазовые переходы второго рода - очень сложное и интересное явление. Процессы, происходящие в непосредственной окрестности точки перехода, еще до конца не исследованы, и полная картина поведения физических величин в условиях бесконечных флуктуаций еще только создается.

Р, т-ре Т и др. параметрам, меняются скачком при непрерывном изменении этих параметров. При этом выделяется или поглощается теплота перехода. В однокомпонентной системе т-ра перехода T 1 связана с давлением р 1 Клапейрона - Клаузиуса уравнением dp 1 /dT 1 = = QIT 1 DV, где Q - теплота перехода, DV - скачок объема. Для фазовых переходов I рода характерны гистерезисные явления (напр., перегрев или переохлаждение одной из фаз), необходимые для образования зародышей другой фазы и протекания фазовых переходов с конечной скоростью. В отсутствие устойчивых зародышей перегретая (переохлажденная) фаза находится в состоянии метастабильного равновесия (см. Зарождение новой фазы). Одна и та же фаза может существовать (хотя и метастабильно) по обе стороны от точки перехода на диаграмме состояния (однако кристаллич. фазы нельзя перегреть выше т-ры плавления или сублимации). В точке фазовых переходов I рода энергия Гиббса G как ф-ция параметров состояния непрерывна (см. рис. в ст. Диаграмма состояния), а обе фазы могут сосуществовать сколь угодно долго, т. е. имеет место т. наз. фазовое расслоение (напр., сосуществование жидкости и ее пара или твердого тела и расплава при заданном полном объеме системы).

Ф азовые переходы I рода - широко распространенные в природе явления. К ним относятся испарение и конденсация из газовой в жидкую фазу, плавление и затвердевание, сублимация и конденсация (десублимация) из газовой в твердую фазу, большинство полиморфных превращений, нек-рые структурные переходы в твердых телах , напр, образование мартенсита в сплаве железо - углерод . В чистых сверхпроводниках достаточно сильное магн. поле вызывает фазовые переходы I рода из сверхпроводящего в нормальное состояние.

При фазовых переходах II рода сама величина G и первые производные G по T, р и др. параметрам состояниям меняются непрерывно, а вторые производные (соотв. теплоемкость , коэф. сжимаемости и термич. расширения) при непрерывном изменении параметров меняются скачком либо сингулярны. Теплота не выделяется и не поглощается, явления гистерезиса и метаста-бильные состояния отсутствуют. К фазовым переходам II рода, наблюдаемым при изменении т-ры, относятся, напр., переходы из парамагнитного (неупорядоченного) состояния в магнитоупо-рядоченное (ферро- и ферримагнитное в Кюри точке , антиферромагнитное в Нееля точке) с появлением спонтанной намагниченности (соотв. во всей решетке или в каждой из магн. подрешеток); переход диэлектрик - сегнетоэлектрик с появлением спонтанной поляризации ; возникновение упорядоченного состояния в твердых телах (в упорядочивающихся сплавах); переход смектич. жидких кристаллов в нематич. фазу, сопровождающийся аномальным ростом теплоемкости , а также переходы между разл. смектич. фазами; l -переход в 4 He, сопровождающийся возникновением аномально высокой теплопроводности и сверхтекучести (см. Гелий); переход металлов в сверхпроводящее состояние в отсутствие магн. поля.

Фазовые переходы могут быть связаны с изменением давления . Многие в-ва при малых давлениях кристаллизуются в неплотноупако-ванные структуры. Напр., структура графита представляет собой ряд далеко отстоящих друг от друга слоев атомов углерода . При достаточно высоких давлениях таким рыхлым структурам соответствуют большие значения энергии Гиббса , а меньшим значениям отвечают равновесные плотноупако-ванные фазы. Поэтому при больших давлениях графит переходит в алмаз . Квантовые жидкости 4 He и 3 He при нормальном давлении остаются жидкими вплоть до самых низких из достигнутых т-р вблизи абс. нуля. Причина этого - в слабом взаимод. атомов и большой амплитуде их "нулевых колебаний" (высокой вероятности квантового туннелирования из одного фиксированного положения в другое). Однако повышение давления приводит к затвердеванию жидкого гелия ; напр., 4 He при 2,5 МПа образует гексаген, плотноупакован-ную решетку.

Общая трактовка фазовых переходов II рода предложена Л. Д. Ландау в 1937. Выше точки перехода система, как правило, обладает более высокой симметрией , чем ниже точки перехода, поэтому фазовый переход II рода трактуется как точка изменения симметрии . Напр., в ферромагнетике выше точки Кюри направления спиновых магн. моментов частиц распределены хаотически, поэтому одновременное вращение всех спинов вокруг одной и той же оси на одинаковый угол не меняет физ. св-в системы. Ниже точки перехода спины имеют преимуществ. ориентацию, и совместный их поворот в указанном выше смысле изменяет направление магн. момента системы. В двухкомпо-нентном сплаве , атомы к-рого А и В расположены в узлах простой кубич. кристаллич. решетки, неупорядоченное состояние характеризуется хаотич. распределением А и В по узлам решетки, так что сдвиг решетки на один период не меняет св-в. Ниже точки перехода атомы сплава располагаются упорядочено: ...ABAB... Сдвиг такой решетки на период приводит к замене всех атомов А на В и наоборот. T. обр., симметрия решетки уменьшается, т. к. подрешетки, образуемые атомами А и В, становятся неэквивалентными.

Симметрия появляется и исчезает скачком; при этом нарушение симметрии можно охарактеризовать физ. величиной, к-рая при фазовых переходах II рода изменяется непрерывно и наз. параметром порядка. Для чистых жидкостей таким параметром является плотность, для р-ров - состав, для ферро- и ферримагнетиков - спонтанная намагниченность, для сегне-тоэлектриков - спонтанная электрич. поляризация , для сплавов - доля упорядочившихся атомов для смектич. жидких кристаллов - амплитуда волны плотности и т. п. Во всех перечисленных случаях при т-рах выше точки фазовых переходов II рода параметр порядка равен нулю, ниже этой точки начинается его аномальный рост, приводящий к макс. значению при T = O.

Отсутствие теплоты перехода, скачков плотности, и концентраций , характерное для фазовых переходов II рода, наблюдается и в критич. точке на кривых фазовых переходов I рода (см. Критические явления). Сходство оказывается очень глубоким. Состояние в-ва около критич. точки также можно охарактеризовать величиной, играющей роль параметра порядка. Напр., в случае равновесия жидкость - пар таким параметром служит отклонение плотности в-ва от критич. значения: при движении по критич. изохоре со стороны высоких т-р газ однороден и отклонение плотности от критич. значения равно нулю, а ниже критич. т-ры в-во расслаивается на две фазы, в каждой из к-рых отклонение плотности от критической не равно нулю.

Поскольку вблизи точки фазового перехода II рода фазы мало отличаются друг от друга, возможно существование флуктуации параметра порядка, точно так же, как вблизи критич. точки. С этим связаны критич. явления в точках фазовых переходов II рода: аномальный рост магн. восприимчивости ферромагнетиков и диэлектрич. восприимчивости сегнетоэлектриков (аналогом является рост сжимаемости вблизи критич. точки перехода жидкость - пар); резкий рост теплоемкости ; аномальное рассеяние световых волн в системе

Рассматривая изотермы Ван-дер-Ваальса, мы видели, что часть изотермы отвечала газообразном состояния, а часть - жидкому состоянию. Совокупность однородных частей, на которые распадается система, называют фазами.

Фаза - термодинамически равновесное состояние вещества, отличающееся по физическим свойствам от других возможных равновесных состояний того же вещества. Если, например, в закрытом сосуде находится вода, то эта система является двухфазной: жидкая фаза - вода; газообразная фаза - смесь воздуха с водяными парами. Если в воду бросить кусочки льда, то эта система станет трехфазной, появился лед, который является твердой фазой. Часто понятие «фаза» применяют в смысле агрегатного состояния, но надо учитывать, что оно шире, чем понятие «агрегатное состояние».

Агрегатные состояния - состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением его физических свойств. Вещество может быть в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном (иногда называют еще четвертое состояние - плазму). В пределах одного агрегатного состояния вещество может находиться в нескольких фазах, отличающихся по своим свойствам, составу и строению (лед, например, встречается в пяти различных модификациях - фазах).

Переход вещества из одной фазы в другую - фазовый переход - всегда связан с качественными изменениями свойств вещества. Примером фазового перехода могут служить изменения агрегатного состояния вещества или переходы, связанные с изменениями в составе, строении и свойствах вещества (например, переход кристаллического вещества из одной модификации в другую).

Различают фазовые переходы двух типов. Фазовый переход I рода (например, плавления, кристаллизация) сопровождается поглощением или выделением теплоты, названной теплотой фазового перехода. Фазовые переходы I рода характеризуются постоянством температуры в течение процесса, изменением энтропии и объема. И это легко объяснить. Например, при плавлении телу нужно передать некоторое количество теплоты, чтобы обеспечить разрушение кристаллической решетки. Теплота, подводимая при плавлении, идет не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей, поэтому плавление протекает при постоянной температуре. В подобных переходах - из более упорядоченного кристаллического состояния в менее упорядоченное жидкое состояние - степень беспорядка увеличивается, т.е. согласно второму закону термодинамики этот процесс связан с ростом энтропии системы. Если переход происходит в обратном направлении (кристаллизация), то система теплоту выделяет.

Фазовый переход II рода - переход, не связанный с поглощением или выделением теплоты и изменением объема. Эти переходы характеризуются постоянством объема и энтропии, но скачкообразным изменением теплоемкости.

Примерами фазовых переходов II рода являются: переход ферромагнитных веществ (железа, никеля) при определенных давлении и температуре в парамагнитное состояние, переход металлов и некоторых сплавов при очень низких температурах в сверхпроводящее состояние, характеризующееся скачкообразным уменьшением электрического сопротивления до нуля; превращения обычного жидкого гелия (гелия I) при Т = 2,9 К в другую жидкую модификацию (гелий II), который имеет свойство сверхтекучести.

Старик шел по дороге и увидел людей работающих на огромной стройке. Он спросил у них: – «Чем вы заняты?».
Первый ответил: – «Не видишь что ли, песок таскаю и эти проклятые камни!».
Второй ответил: – «Бетонирую перекрытия».
Третий сказал: – «Вкалываю от зари до зари».
Четвертый же ответил: – «Я строю новый космодром, с которого моя дочь полетит к звёздам».
© старая притча на новый лад

Однажды я заметил интересную закономерность: – острота разногласий в обществе, прямо пропорциональна уровню технологического развития этого са́мого общества.
И чем лучше развиты люди – тем спокойнее они воспринимают что-то новое. Оценивая открывающиеся перспективы с точки зрения пользы, рациональности и здравого смысла.

Что такое «фазовый переход»?
В физике, фазовый переход это превращение вещества из одного своего состояния в другое (например, когда лёд становится водой, а вода – па́ром), происходящее под воздействием ряда условий (при изменении давления, температуры, концентрации, магнитного поля и т.п.). Процесс не мгновенен, занимает какое-то время, и требует поддержания созданных условий. При этом, во внешнюю среду выделяется (или забирается из неё) энное количество энергии.
А потом р-раз! – и «мир уже никогда не будет прежним».

Если рассматривать общество как воду (всё течет, всё изменяется), то для фазового перехода точно так же потребуется создать необходимые условия. По моим расчетам, для масштабного социального сдвига, требуется от 2 до 7 лет (в зависимости от силы воздействия и уровня развития общества).

Какие условия должны быть созданы для перехода количества в качество?
1. Непрерывный научно-технический прогресс, плоды которого быстро проникают в жизнь общества;
2. Нарастание социального давления снизу (когда жить по новому не дают, а по старому жить – отвратительно);
3. Повышение самостоятельности и автономности (от государства и элиты), информированности и интеллектуальной развитости граждан;
4. Распространение Сети, популяризация открытого пространства и открытых решений;
5. Что-то ещё;

В идеальном мире, если можно было бы задействовать сразу все эти процессы, мы бы получили быстрый и качественный результат. Но и по отдельности они могут капля за каплей подтачивать историческую легитимность современного мироустройства.

Общество будущего – это общество пережившее научно-техническую революцию. А точкой фазового перехода станет момент, когда появившиеся технологии позволят жить по-новому, автономно от старой элиты.
Произойдет разрыв между «властелинами мира» и простыми жителями. Люди получат «элитарные» возможности – а элита лишится ореола всемогущества. И это будет первый шаг в Открытый Мир, где будущее и люди – станут достойны друг друга.

Система Открытого Мира.
Из-за чего сражаться – отнимая жизни других, если в один прекрасный день ресурсов и производственных мощностей станет достаточно для всех?
О чем до хрипоты спорить людям (бросаясь друг на друга с топорами), – если все и каждый будут довольны тем, как наконец-то реализуют социально-экономическую модель в обществе?

– Сторонники левых идей получат «торренты для реальной жизни», и каждый человек станет производителем и потребителем одновременно. Без эксплуатации человека человеком; без классов (и принудительной «деклассации»); без денег в привычной роли – как синонима власти и товара особого рода (а не средства учета); без унижения и пресмыкания на чужих социальных лифтах; без насилия над собой и своими идеалами.
Будет реализован фундаментальный принцип: – «От каждого по способности, каждому по потребности». Любой человек сможет заняться делом по душе – делясь успехами с окружающим миром. Это ведь именно то, что можно назвать коммунизмом.

– Каждый народ сможет развиваться по своей уникальной стратегии, без накладываемых ограничений и сложностей, без агрессии и перетягивания одеял, без поиска виноватых среди иноземцев и инородцев. Понимая чужих и друг друга так, словно знаешь все языки мира.
Народы и нации обретут мощную силу: – силу генераторов культуры, – развивая и обогащая планету и единую информационную Сеть. Разве будут противиться этому националисты?

– Каждый человек станет в высшей степени свободен в экономическом плане, а его личная собственность – будет только его (так как общество и так достаточно обеспечено всем необходимым).
Вы сможете вести товарообмен без границ и таможен. Деньги станут электронными, а коррупция уйдет в прошлое как анахронизм. Будут ли против этого либералы и сторонники свободного рынка?

– Люди будут самостоятельно вырабатывать «правила игры», переписывая общественный договор так, – чтобы развиваться максимально быстро и эффективно.
Вместо набивших оскомину «лидеров», – будет услышан голос каждого человека. Выборы и референдумы (разного уровня) станут честными и открытыми, – за счет мощных систем криптозащиты, оберегающей ваш голос от подделки. Каждого избранника можно будет отозвать, поощрить или же наказать.
Останется ли повод для недовольства у демократов и сторонников самоуправления (например, анархистов)?

– Если вы сторонник глобализации, то сможете почувствовать себя гражданином мира. Сделав открытую надстройку над исторически сложившимися странами. Основав «Земной Альянс» – как сообщество раЗ ных стран, раВ ных внутри себя. Это будет планета открытых границ, где все страны живут в мире (сохраняя и развивая своё культурное наследие), и действуют сообща в общих наднациональных проектах (исследованиях, медицине, освоении космоса), но не сливаются в одно гипертрофированное государство.

– Если же наоборот, вы хотите пожить в моно-этносе, – пожалуйста, живите и развивайте свои родные края. Никто не призывает к принудительному «компоту» из разных культур.

...
О чём можно спорить в таких условиях? Простым и естественным способом будет реализован общий позитивный сценарий. Все получат желаемое, и никто не уйдет обиженным.

Власть либо «берут», – жёстко концентрируя её вокруг себя, – калёным железом вбивая свою волю в несовершенную реальность (надеясь, что не допустил ошибку).
Либо, – власть раздают всем гражданам через механизмы НТР. Делая людей сопричастными к правильному (с их же точки зрения) будущему.

Зачем это самим людям?
Затем, чтобы перейти в новую эпоху развития. Был кассиром – стал инженером. Был дворником – стал художником. Был сейлз-менеджером – стал изобретателем. Был нищим – стал богаче. Был смертен – обрёл бессмертие. Пахал «на дядю» с утра до зари – занимаешься любимым делом. Ползал по земле не смея поднять глаза в небо – покоряешь в космос.
Каждый сможет реализовать свою заветную мечту, которая иначе была бы невозможна. И что ещё очень важно, – плоды своих трудов вы сможете увидеть ещё при своей собственной жизни.

Ресурсы и технологии.
Каждый день нас окружает масса чисто физических ограничений. Людям приходится выискивать некий оптимум и соблюдать баланс интересов. Иногда вставая «враскаряку» между своими желаниями и чужими возможностями, в мире сверх-ограниченных ресурсов.

1. Для достойной жизни миллиардов людей, для создания современных производств, передвижения по планете (и вне её), Человечеству потребуется сверхмощный источник энергии. Тогда станет возможным дёшево осуществить любые чрезмерно энерго-затратные (хотя и полезные) проекты.
Что это будет? Термоядерный синтез, эффективное использование солнечной энергии, какие-то иные перспективные технологии? – поживём – увидим.

2. Пройдут годы, прежде чем каждый человек станет производителем и потребителем одновременно. Появится универсальный фабрикатор, и с этого момента каждый из вас сможет быстро и просто «распечатывать» (т.е. воспроизводить из уже созданных 3D-моделей) любые нужные вам вещи.
Какая разница между «десяткой» и новеньким «Porsche» – если конечная стоимость в ресурсах окажется практически идентична? Каждый получит желаемое, а «престиж» и «понты» – уйдут в прошлое. Вместо этого появится новое явление:

3. Социальная репутация.
Если станет невозможным выделиться перед соседом, то куда денется здоровый дух соперничества и соревновательности? Как «показать себя»?
Себя можно будет проявить через социально полезные действия. Сделать открытие или рационализировать имеющееся, совершить подвиг или облегчить жизнь людей, отремонтировать школу или улучшить массовые аэромобили, победить на соревнованиях или закончить ВУЗ с отличием, и так далее.
За это, общество будет начислять вам «социальные баллы» и присуждать «ачивки» («медали» в электронном виде). Наглядно отображая насколько вы «полезны» в глазах окружающих. С развитием технологии «дополненной реальности», ваш социальный капитал и заслуги будут сразу видны вашим друзьям, коллегам и просто людям на улице.

Баллы – это не деньги (к тому же, людей из общества после фазового перехода, уже давно не удивить чьим-то материальным достатком). Передавать их другим людям – не получится чисто технически («лог» ваших достижений привязан к вашему электронному паспорту).
Присуждают социальный капитал как заслуженные профессионалы в своей сфере (это касается науки и техники), так и само общество – автоматически поощряя социально полезные, проверяемые действия. Окончил школу на все 5-ки – получи +n баллов к своему «социальному капиталу». Победил на Олимпиаде? Повысил КПД электростанции? Аналогично, получаете +m баллов.

Появится универсальная таблица, где будет открыто показываться, чему отдаёт приоритет общество. Это будет сделано в виде набора макро-целей, нацеленность на достижение которых будет давать «зелёный свет» и дополнительно поощряться.
Например: – освоение космоса, биологическое бессмертие, победа над голодом и болезнями, создание новых материалов, творчество и т.п..

Смысл социального капитала в том, что он даёт вам приоритет на совершение тех или иных действий, требующих либо огромных ресурсов, либо коллективных трудозатрат других людей.
Например: – вы сможете раньше других начать исследования (задействовав ресурсы передовой лаборатории), полететь в космос, погрузиться в глубины океана и т.п.. (А так как социальный капитал служит формой поощрения со стороны общества (и государства), на его «обеспечение» выделяют ресурсы, использование которых происходит в натуральной форме (если вы выбрали лабораторию – ей передают средства для обеспечения вашего эксперимента).

Само общество, в чём-то будет похоже на Сеть (здесь ведь тоже есть «буйки» за которые лучше не заплывать, – а в остальном, каждый делает то, что ему нравится). Правила и ограничения – открыто проговариваются и обсуждаются.

4. Произойдет унификация вещей.
Например, вместо домашнего ПК, ноутбука, планшета, телефона, навигатора и других гаджетов – у каждого появится что-то вроде универсального коммуникатора, с изменяемым размером экрана и полным функционалом остальных устройств. Делать универсальный тип массового товара – намного экономичнее по ресурсами.
Одежда, наверняка, сможет менять расцветку под настроение, сохраняя показатели прочности и аккуратности, – и вы тут же разгрузите шкафы.

И так пойдет по всем направлениям. Вместо автопарка в гараже – вы купите один, модульный флайер на автопилоте, и сможете обновлять его прошивку и отдельные модули. Аппарат устарел окончательно? – сдаёте на переработку.
Человеку нужно не так уж много физических вещей, для комфортной и современной жизни. Куда важнее твёрдо знать, что если вам что-то потребуется, то, – вуаля – и всё окажется под рукой.

5. Массу ресурсов можно будет высвободить повторно переработав и использовав уже однажды созданное и устаревшее/пришедшее в негодность. Это будет рациональное (т.е. рачительно относящееся к ресурсам) общество (возможно, использующее ИИ для оптимизации системы хозяйствования).
И это произойдёт не от того, что у нас сложится общество аскетов, – а наоборот, от того, что необходимые конечные товары станет получить так легко, что вы перестанете заниматься складированием всего, что «авось пригодится».

6. Знания как ресурс особого типа.
Давным-давно люди пользовались медными орудиями труда, – а потом им стало доступным для обработки железо. Ещё вчера мы использовали керосин и дрова, – а затем укротили энергию атома.
Разве что-то изменилось на планете? Разве этих ресурсов не было на ней с самого начала?

Изменился уровень технологий и знаний. Знания – расширяют ресурсную базу Человечества. То, что ещё вчера нельзя было использовать – становится востребованным. То, что устарело – получает вторую жизнь и прирост КПД. То, что казалось невероятно затратным – становится «бросовым» товаром.

В Открытом Мире, каждый человек сможет непрерывно обучаться новому, двигаясь вперёд, и становясь (в каждый момент времени) «вершинкой» в своем возможном развитии (превосходя самого себя в будущем).

7. Что-то ещё.

...
Новые возможности дают все шансы раскрыться и талантливым одиночкам, и коллективам исследователей, и тем, кто действует сообща – находясь за тысячи километров друг от друга.
Приближается золотой век для изобретателей и мечтателей.