相变
相变
phase transition
物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应，物质有固相、液相、气相。任何气体或气体混合物只有一个相，即气相。液体通常只有一个相即液相，但正常液氦与超流动性液氦分属两种液相。对于固体，不同点阵结构的物理性质不同，分属不同的相，故同一固体可以有多种不同的相。例如，固态硫有单斜晶硫和正交晶硫两相；碳有金刚石和石墨两相；a铁、β铁、γ铁和δ铁是铁的4个固相；冰有7个固相。由单一物质构成的多相系统称为单元复相系，如冰水混合物和由不同固相构成的铁等。由多种不同物质构成的系统称为多元系，如水和酒精的混合物是二元系，空气是多元系。多元系可以是单相的，也可以是多相的。
相变是物质系统不同相之间的相互转变。固、液、气三相之间转变时，常伴有吸热或放热以及体积突变。单位质量物质在等温等压条件下，从一相转变为另一相时吸收或放出的热量称为相变潜热。通常把伴有相变潜热和体积突变的相变称为第一类（或一级）相变。不伴有相变潜热和体积突变的相变称为第二类（或二级）相变。例如在居里温度下铁磁体与顺磁体之间的转变；无外磁场时超导物质在正常导电态与超导态之间的转变；正常液氦与超流动性液氦之间的转变等。
相变是有序和无序两种倾向相互竞争的结果。相互作用是有序的起因，热运动是无序的来源。在缓慢降温的过程中，每当温度降低到一定程度，以致热运动不再能破坏某种特定相互作用造成的有序时，就可能出现新相。以铜镍二元合金为例：合金从液态开始缓慢冷却，当温度降到液相线（1点）时，结晶开始。此时结晶出来的极少量固相成分为，液相的成分基本未变。随着温度降低固相逐渐增多，液相不断减少。液相的成分沿液相线变化，周期的成分沿固相线变化。
以系统的状态参量为变量建立坐标系，其中的点代表系统的一个平衡状态，叫做相点，这样的图叫相图。图15是常用的与热现象有关的 p-T 相图。图中曲线由相平衡点连接而成：OA是气固平衡线，AB是液固平衡线，AC是气液平衡线。这些相平衡线将 p-T 图划分为不同区域，每个区域代表一种相。三条相平衡线的交点（A）叫做三相点，在这一点，气、液、固三相可以共存。图中C为气液相变的临界点，在这一点汽化热为0，超过这一点，气态和液态的差别不复存在，物质可由P点的液相沿虚线连续地转变为Q点的气相，而不需要经过一个两相共存的不连续阶段。 在岩土力学及采矿学中，相变指围岩介质由于损伤而导致其承载能力急剧下降，甚至完全丧失承载能力。