Я читал в статьях, что перегрев и переохлаждение характеризуют фазовые переходы 1-го рода. Некоторые из них также используют метастабильное состояние одновременно с перегревом/переохлаждением. Являются ли метастабильные состояния и перегрев/переохлаждение одним и тем же, а если нет, то как они связаны?
Являются ли они просто признаками фазового перехода 1-го рода?
Может ли кто-нибудь поделиться какими-либо намеками или некоторыми ссылками, чтобы объяснить это подробно?
Вы правы, эти термины связаны. Метастабильность обычно возникает в системах, которые описываются свободной энергией Ландау , которая содержит кубический член или член степени 6 поверх обычного -теория . Например, свободная энергия Ландау с кубическим членом показана ниже.
Есть три специальные температуры:
Пусть система запустится в (неупорядоченная фаза) для . При опускании ниже конечное локальный минимум будет благоприятным. Но искривление в все еще положительный, поэтому он остается в неупорядоченной фазе; говорят, что он переохлажден. При дальнейшем понижении температуры кривизна в конце концов становится отрицательной и фаза становится неустойчивой, поэтому скачком при конечном значении локального минимума. При повторном повышении температуры (упорядоченное) конечное фаза будет оставаться стабильной (положительная кривизна в локальном минимуме) даже при температуре выше ; тогда система перегрета. Один раз , опять же, локальный минимум на конечном исчезает и возвращается к нулю.
Как скачки, это прерывистый, он же фазовый переход первого рода. Метастабильность — это общий термин, описывающий как переохлаждение, так и перегрев. В магнитных системах это также называется гистерсисом .
Дополнительную информацию об этом можно найти, например, в Н. Гольденфельд: Лекции о фазовых переходах и критических явлениях , глава 5.5. Это также хорошее введение в теорию Ландау в целом, если вы с ней не знакомы.
Джон Кастер