चरण, एकत्रीकरण की अवस्थाएँ, चरण संक्रमण। चरण परिवर्तन सभी चरण परिवर्तन

सामान्य परिस्थितियों में, कोई भी पदार्थ तीन अवस्थाओं में से एक में मौजूद होता है - ठोस, तरल या गैसीय ( सेमी।पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ)। इनमें से प्रत्येक स्थिति अणुओं और/या परमाणुओं के बीच बंधन की अपनी संरचना से मेल खाती है, जो उनके बीच एक निश्चित बंधन ऊर्जा की विशेषता है। इस संरचना को बदलने के लिए, या तो बाहर से तापीय ऊर्जा के प्रवाह की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, किसी ठोस पदार्थ के पिघलने के दौरान), या ऊर्जा के बाहर की ओर बहिर्वाह (उदाहरण के लिए, क्रिस्टलीकरण के दौरान)।

शुरुआत के लिए, एक ठोस पदार्थ को लेते हुए, हम अनुमान से समझते हैं कि इसमें अणु/परमाणु किसी प्रकार की कठोर क्रिस्टलीय या अनाकार संरचना में बंधे होते हैं - थोड़े से गर्म होने पर वे केवल अपनी निश्चित स्थिति के आसपास "हिलना" शुरू करते हैं (तापमान जितना अधिक होगा) , कंपन का आयाम जितना अधिक होगा)। पदार्थ को और गर्म करने से, अणु और अधिक ढीले हो जाते हैं, अंततः वे अपने "घर" से अलग हो जाते हैं और "मुक्त रूप से तैरने" लगते हैं। यह वही है गलनया गलनठोस को तरल में बदलना। किसी पदार्थ को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति कहलाती है फ्यूजन की गर्मी।

किसी ठोस के गलनांक से गुजरने पर उसके तापमान में परिवर्तन का ग्राफ अपने आप में बहुत दिलचस्प है। पिघलने बिंदु तक, जैसे-जैसे वे गर्म होते हैं, परमाणु/अणु अपनी निश्चित स्थिति के चारों ओर अधिक से अधिक झूलते हैं, और थर्मल ऊर्जा के प्रत्येक अतिरिक्त हिस्से के आगमन से ठोस के तापमान में वृद्धि होती है। हालाँकि, एक बार जब कोई ठोस अपने गलनांक पर पहुँच जाता है, तो वह ऊष्मा के निरंतर प्रवाह के बावजूद, कुछ समय तक इस तापमान पर रहता है, जब तक कि वह कठोर अंतर-आणविक बंधनों को तोड़ने के लिए पर्याप्त मात्रा में तापीय ऊर्जा जमा नहीं कर लेता। यानी प्रक्रिया में चरण संक्रमणकोई पदार्थ ठोस अवस्था से तरल अवस्था में बिना तापमान बढ़ाए अवशोषित हो जाता है, क्योंकि इसका सारा हिस्सा अंतर-आणविक बंधनों को तोड़ने में खर्च हो जाता है। यही कारण है कि कॉकटेल में एक बर्फ का टुकड़ा, यहां तक ​​कि सबसे गर्म मौसम में भी, तब तक तापमान में बर्फीला रहता है जब तक कि वह पूरी तरह पिघल न जाए। उसी समय, पिघलते समय, बर्फ का टुकड़ा अपने आस-पास के कॉकटेल से गर्मी को दूर ले जाता है (और इस तरह इसे एक सुखद तापमान तक ठंडा कर देता है), और खुद ही वह ऊर्जा प्राप्त कर लेता है जिसकी उसे अंतर-आणविक बंधनों को तोड़ने और अंततः आत्म-विनाश के लिए आवश्यकता होती है।

किसी ठोस या तरल के एक इकाई आयतन को पिघलाने या वाष्पित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को क्रमशः कहा जाता है, फ्यूजन की अव्यक्त गर्मीया वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा।और यहां शामिल मात्राएं कभी-कभी काफी होती हैं। उदाहरण के लिए, 1 किलो पानी को 0°C से 100°C तक गर्म करने के लिए "केवल" 420,000 जूल (J) तापीय ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और इस किलोग्राम पानी को 1 किलो भाप में बदलने के लिए समान तापमान 100 के बराबर होता है। °C , - 2,260,000 J ऊर्जा जितनी।

ठोस द्रव्यमान पूरी तरह से तरल में बदल जाने के बाद, आगे की गर्मी से पदार्थ के तापमान में फिर से वृद्धि होगी। तरल अवस्था में, किसी पदार्थ के अणु अभी भी निकट संपर्क में होते हैं, लेकिन उनके बीच के कठोर अंतर-आण्विक बंधन टूट जाते हैं, और अणुओं को एक साथ रखने वाली परस्पर क्रिया शक्तियाँ ठोस की तुलना में परिमाण के कई क्रमों में कमजोर होती हैं, इसलिए अणु एक दूसरे के संपर्क में आने लगते हैं। एक दूसरे के सापेक्ष काफी स्वतंत्र रूप से घूमें। तापीय ऊर्जा की आगे की आपूर्ति तरल को चरण में लाती है उबलना, और सक्रिय वाष्पीकरणया वाष्पीकरण.

और, फिर से, जैसा कि पिघलने या पिघलने के मामले में वर्णित किया गया था, कुछ समय के लिए आपूर्ति की गई सभी अतिरिक्त ऊर्जा अणुओं के बीच तरल बंधन को तोड़ने और उन्हें गैसीय अवस्था में (एक स्थिर क्वथनांक पर) छोड़ने पर खर्च की जाती है। इन प्रतीत होने वाले कमजोर संबंधों को तोड़ने पर खर्च की गई ऊर्जा तथाकथित है। वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा -एक बड़ी राशि की भी आवश्यकता है (ऊपर उदाहरण देखें)।

किसी पदार्थ की ऊर्जा के बहिर्वाह (शीतलन) के दौरान सभी समान प्रक्रियाएं विपरीत क्रम में होती हैं। सबसे पहले, तापमान कम होने पर गैस ठंडी हो जाती है और यह उसके पहुंचने तक जारी रहती है संघनन बिंदु- वह तापमान जिस पर यह प्रारंभ होता है द्रवीकरण,-और यह संबंधित तरल के वाष्पीकरण (उबलते) तापमान के बिल्कुल बराबर है। संघनन के दौरान, जैसे ही अणुओं के बीच पारस्परिक आकर्षण बल तापीय गति की ऊर्जा पर हावी होने लगते हैं, गैस तरल में बदलना शुरू हो जाती है - "संघनित"। इस मामले में, तथाकथित विशिष्ट संघनन की ऊष्मा -यह वाष्पीकरण की गुप्त विशिष्ट ऊष्मा के बिल्कुल बराबर है, जिसकी चर्चा पहले ही की जा चुकी है। अर्थात्, तरल के एक निश्चित द्रव्यमान को वाष्पित करने में आपने कितनी ऊर्जा खर्च की, ठीक उतनी ही ऊर्जा भाप वापस तरल में संघनित होने पर गर्मी के रूप में छोड़ देगी।

यह तथ्य कि संघनन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा बहुत अधिक होती है, आसानी से सत्यापित किया जा सकने वाला तथ्य है: बस अपनी हथेली को उबलती केतली की टोंटी की ओर उठाएँ। भाप से निकलने वाली गर्मी के अलावा, आपकी त्वचा तरल पानी में इसके संघनन के परिणामस्वरूप निकलने वाली गर्मी से भी पीड़ित होगी।

जैसे-जैसे तरल आगे ठंडा होता जाता है हिमांक बिंदु(जिसका तापमान बराबर है गलनांक), पदार्थ के तापमान को कम किए बिना थर्मल ऊर्जा को बाहर छोड़ने की प्रक्रिया एक बार फिर शुरू हो जाएगी। इस प्रक्रिया को कहा जाता है क्रिस्टलीकरण, और यह ठीक उसी मात्रा में तापीय ऊर्जा छोड़ता है जो पिघलने के दौरान पर्यावरण से ली जाती है (किसी पदार्थ का ठोस चरण से तरल में संक्रमण)।

एक अन्य प्रकार का चरण संक्रमण होता है - किसी पदार्थ की ठोस अवस्था से सीधे गैसीय अवस्था में (तरल को छोड़कर)। इस चरण परिवर्तन को कहा जाता है उच्च बनाने की क्रिया, या उच्च बनाने की क्रिया. सबसे आम उदाहरण: ठंड में सूखने के लिए लटकाए गए गीले कपड़े। इसमें पानी पहले बर्फ में क्रिस्टलीकृत होता है, और फिर - सीधे सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में - सूक्ष्म बर्फ के क्रिस्टल तरल चरण को दरकिनार करते हुए बस वाष्पित हो जाते हैं। एक अन्य उदाहरण: रॉक कॉन्सर्ट में, "सूखी बर्फ" (जमे हुए कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2) का उपयोग स्मोक स्क्रीन बनाने के लिए किया जाता है - यह सीधे हवा में वाष्पित हो जाता है, प्रदर्शन करने वाले संगीतकारों को घेर लेता है और तरल चरण को भी दरकिनार कर देता है। तदनुसार, यह लेता है उर्ध्वपातन की ऊर्जा.

पी, यानी टी और अन्य पैरामीटर, इन पैरामीटरों में निरंतर परिवर्तन के साथ अचानक बदलते हैं। इस मामले में, संक्रमण गर्मी जारी या अवशोषित होती है। एक-घटक प्रणाली में, संक्रमण ऊष्मा T 1 क्लैपेरॉन-क्लॉसियस दबाव p 1 से समीकरण dp 1 /dT 1 = QIT 1 DV से संबंधित है, जहां Q संक्रमण ऊष्मा है, DV वॉल्यूम जंप है। पहले प्रकार के चरण संक्रमणों को हिस्टैरिसीस घटना (उदाहरण के लिए, किसी एक चरण का अधिक गरम होना या सुपरकूलिंग) की विशेषता होती है, जो दूसरे चरण के नाभिक के गठन और एक सीमित दर पर चरण संक्रमण की घटना के लिए आवश्यक है। स्थिर नाभिक की अनुपस्थिति में, अधिक गरम (सुपरकूल्ड) चरण मेटास्टेबल संतुलन की स्थिति में होता है (एक नए चरण का न्यूक्लियेशन देखें)। चरण आरेख में संक्रमण बिंदु के दोनों किनारों पर एक ही चरण मौजूद हो सकता है (यद्यपि मेटास्टेबल) (हालांकि, क्रिस्टलीय चरण को पिघलने या उर्ध्वपातन तापमान से अधिक गर्म नहीं किया जा सकता है)। बिंदु पर चरण परिवर्तनराज्य मापदंडों के एक फ़ंक्शन के रूप में टाइप I गिब्स ऊर्जा जी निरंतर है (लेख में चित्र देखें। राज्य आरेख), और दोनों चरण जब तक चाहें तब तक सह-अस्तित्व में रह सकते हैं, यानी, तथाकथित। चरण पृथक्करण (उदाहरण के लिए, सिस्टम की दी गई कुल मात्रा के लिए एक तरल और उसके वाष्प या एक ठोस और एक पिघल का सह-अस्तित्व)।

एफ पहली तरह के बुनियादी परिवर्तन प्रकृति में व्यापक घटनाएँ हैं। इनमें गैस से तरल चरण में वाष्पीकरण और संघनन, पिघलना और जमना, गैस से ठोस चरण में उर्ध्वपातन और संघनन (डीसब्लिमेशन), अधिकांश बहुरूपी परिवर्तन, ठोस पदार्थों में कुछ संरचनात्मक परिवर्तन, उदाहरण के लिए, लोहे में मार्टेंसाइट का निर्माण शामिल हैं। कार्बन मिश्र धातु. शुद्ध सुपरकंडक्टर्स में काफी मजबूत चुंबकीय क्षेत्र होता है। यह क्षेत्र सुपरकंडक्टिंग से सामान्य अवस्था में प्रथम-क्रम चरण संक्रमण का कारण बनता है।

दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के दौरान, मूल्य जी स्वयं और टी, पी और अन्य राज्य मापदंडों के संबंध में जी का पहला डेरिवेटिव लगातार बदलता रहता है, और दूसरा डेरिवेटिव (क्रमशः, गर्मी क्षमता, संपीड़ितता गुणांक और थर्मल विस्तार) एक निरंतर के साथ मापदंडों में परिवर्तन अचानक बदलता है या एकवचन होता है। ऊष्मा उत्सर्जित या अवशोषित नहीं होती है, हिस्टैरिसीस घटनाएँ और मेटास्टेबल अवस्थाएँ अनुपस्थित होती हैं। को चरण परिवर्तनप्रकार II, जो तापमान में परिवर्तन होने पर देखा जाता है, उदाहरण के लिए, एक पैरामैग्नेटिक (अव्यवस्थित) अवस्था से चुंबकीय रूप से व्यवस्थित अवस्था में संक्रमण (क्यूरी बिंदु पर फेरो- और फेरिमैग्नेटिक, नील बिंदु पर एंटीफेरोमैग्नेटिक) सहज चुंबकत्व की उपस्थिति के साथ ( क्रमशः संपूर्ण जाली में या प्रत्येक चुंबकीय उप-जाल में); सहज ध्रुवीकरण की उपस्थिति के साथ ढांकता हुआ-फेरोइलेक्ट्रिक संक्रमण; ठोस पदार्थों में एक क्रमबद्ध अवस्था की उपस्थिति (मिश्रधातुओं को क्रमबद्ध करने में); स्मेक्टिक संक्रमण नेमैटिक में लिक्विड क्रिस्टल चरण, ताप क्षमता में असामान्य वृद्धि के साथ-साथ विभिन्न के बीच संक्रमण। स्मेक्टिक चरण; एल -4 हे में संक्रमण, असामान्य रूप से उच्च तापीय चालकता और सुपरफ्लुइडिटी की उपस्थिति के साथ (हीलियम देखें); चुंबक की अनुपस्थिति में धातुओं का अतिचालक अवस्था में संक्रमण। खेत।

चरण परिवर्तनदबाव में परिवर्तन से जुड़ा हो सकता है। कई पदार्थ कम दबाव पर ढीली-ढाली संरचनाओं में क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट की संरचना एक दूसरे से व्यापक दूरी पर स्थित कार्बन परमाणुओं की परतों की एक श्रृंखला है। पर्याप्त रूप से उच्च दबाव पर, ऐसी ढीली संरचनाएं गिब्स ऊर्जा के बड़े मूल्यों के अनुरूप होती हैं, और संतुलन बंद-पैक चरण निम्न मूल्यों के अनुरूप होते हैं। इसलिए, उच्च दबाव पर, ग्रेफाइट हीरे में बदल जाता है। क्वांटम तरल पदार्थ 4 He और 3 He सामान्य दबाव पर निरपेक्ष दबाव के करीब पहुंचने वाले न्यूनतम तापमान तक तरल बने रहते हैं। शून्य। इसका कारण कमजोर बातचीत है. परमाणु और उनके "शून्य कंपन" का बड़ा आयाम (एक निश्चित स्थिति से दूसरे तक क्वांटम टनलिंग की उच्च संभावना)। हालाँकि, बढ़ते दबाव के कारण तरल हीलियम जम जाता है; उदाहरण के लिए, 2.5 एमपीए पर 4 वह हेक्साजेन बनाता है, जो एक क्लोज-पैक जाली है।

सामान्य व्याख्या चरण परिवर्तनटाइप II को 1937 में एल. डी. लैंडौ द्वारा प्रस्तावित किया गया था। संक्रमण बिंदु के ऊपर, सिस्टम में, एक नियम के रूप में, संक्रमण बिंदु के नीचे की तुलना में अधिक समरूपता होती है, इसलिए, II क्रम चरण संक्रमण को समरूपता में परिवर्तन के बिंदु के रूप में व्याख्या किया जाता है। उदाहरण के लिए, फेरोमैग्नेट में, क्यूरी बिंदु के ऊपर, स्पिन मैग्नेट की दिशाएँ। कणों के क्षण अव्यवस्थित रूप से वितरित होते हैं, इसलिए एक ही अक्ष के चारों ओर एक ही कोण से सभी घुमावों के एक साथ घूमने से भौतिक परिवर्तन नहीं होता है। सिस्टम में सेंट. संक्रमण बिंदु के नीचे, पीठ के फायदे हैं। अभिविन्यास, और उपरोक्त अर्थ में उनका संयुक्त घुमाव चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बदल देता है। सिस्टम का क्षण. दो-घटक मिश्र धातु में, परमाणु A और B एक साधारण घन के नोड्स पर स्थित होते हैं। क्रिस्टलीय जाली, अव्यवस्थित अवस्था अराजकता की विशेषता है। जाली नोड्स पर ए और बी का वितरण, ताकि जाली को एक अवधि तक स्थानांतरित करने से संपत्ति में बदलाव न हो। संक्रमण बिंदु के नीचे, मिश्र धातु के परमाणुओं को एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है: ...एबीएबी... एक अवधि के अनुसार ऐसी जाली के बदलाव से सभी परमाणुओं ए का प्रतिस्थापन बी द्वारा होता है और इसके विपरीत। टी. अरे., जाली समरूपता कम हो जाती है, क्योंकि परमाणु ए और बी द्वारा गठित उप-जाल असमान हो जाते हैं।

समरूपता प्रकट होती है और अचानक गायब हो जाती है; इस मामले में, समरूपता के उल्लंघन को शारीरिक रूप से चित्रित किया जा सकता है। परिमाण, दूसरी तरह के चरण संक्रमण के दौरान किनारे लगातार बदलते रहते हैं और कहलाते हैं। ऑर्डर पैरामीटर. शुद्ध तरल पदार्थों के लिए, यह पैरामीटर घनत्व है, समाधानों के लिए - संरचना, फेरो- और फेरिमैग्नेट्स के लिए - सहज चुंबकत्व, फेरोइलेक्ट्रिक्स के लिए - सहज विद्युत। ध्रुवीकरण, मिश्रधातु के लिए - स्मेक्टिक के लिए क्रमित परमाणुओं का अनुपात। तरल क्रिस्टल - घनत्व तरंग का आयाम, आदि। उपरोक्त सभी मामलों में, दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के बिंदु से ऊपर के तापमान पर, ऑर्डर पैरामीटर शून्य के बराबर होता है, इस बिंदु के नीचे इसकी विषम वृद्धि शुरू होती है, जिससे एक अधिकतम T = O पर मान.

संक्रमण गर्मी, घनत्व में उछाल और सांद्रता की अनुपस्थिति, दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों की विशेषता, गंभीर परिस्थितियों में भी देखी जाती है। प्रथम-क्रम चरण संक्रमणों के वक्रों पर बिंदु (महत्वपूर्ण घटनाएँ देखें)। समानता बहुत गहरी निकलती है. संपत्ति की हालत लगभग गंभीर है. बिंदुओं को एक मात्रा द्वारा भी चित्रित किया जा सकता है जो ऑर्डर पैरामीटर की भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, तरल-वाष्प संतुलन के मामले में, ऐसा पैरामीटर महत्वपूर्ण मान से पदार्थ के घनत्व का विचलन है। मान: महत्वपूर्ण रूप से आगे बढ़ते समय उच्च तापमान पक्ष पर आइसोकोर, गैस सजातीय है और महत्वपूर्ण से घनत्व विचलन है। मान शून्य हैं, और महत्वपूर्ण से नीचे हैं। टी-रे में पदार्थ को दो चरणों में स्तरीकृत किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक में महत्वपूर्ण चरण से घनत्व का विचलन शून्य के बराबर नहीं होता है।

चूंकि दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के बिंदु के पास चरण एक-दूसरे से बहुत कम भिन्न होते हैं, ऑर्डर पैरामीटर के उतार-चढ़ाव का अस्तित्व संभव है, जैसे कि महत्वपूर्ण बिंदु के पास। अंक. इसे लेकर आलोचनाएं भी जुड़ी हुई हैं. दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के बिंदुओं पर घटनाएं: मैग की असामान्य वृद्धि। लौहचुम्बक और डाइलेक्ट्रिक्स की संवेदनशीलता। फेरोइलेक्ट्रिक्स की संवेदनशीलता (एक एनालॉग तरल-वाष्प संक्रमण के महत्वपूर्ण बिंदु के पास संपीड़ितता में वृद्धि है); ताप क्षमता में तेज वृद्धि; प्रणाली में प्रकाश तरंगों का असामान्य प्रकीर्णन

चरणएक प्रणाली के उन हिस्सों का संग्रह है जो सभी भौतिक, रासायनिक गुणों और संरचनात्मक संरचना में समान हैं। उदाहरण के लिए, ठोस, तरल और गैसीय चरण होते हैं (जिन्हें एकत्रीकरण की अवस्थाएँ कहा जाता है)।

चरण परिवर्तन (चरण परिवर्तन),व्यापक अर्थ में - बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन होने पर किसी पदार्थ का एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण ( टी, आर, चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र, आदि); संकीर्ण अर्थ में - बाहरी मापदंडों में निरंतर परिवर्तन के साथ भौतिक गुणों में अचानक परिवर्तन। हम आगे संकीर्ण अर्थ में चरण परिवर्तन पर विचार करेंगे।

प्रथम-क्रम और द्वितीय-क्रम चरण संक्रमण होते हैं। प्रथम क्रम चरण संक्रमण प्रकृति में एक व्यापक घटना है। इनमें शामिल हैं: वाष्पीकरण और संघनन, पिघलना और जमना, उर्ध्वपातन या उर्ध्वपातन (किसी पदार्थ का क्रिस्टलीय अवस्था से बिना पिघले सीधे गैसीय अवस्था में संक्रमण, उदाहरण के लिए, सूखी बर्फ) और ठोस चरण में संघनन, आदि। चरण संक्रमण पहले प्रकार के रिलीज या अवशोषण गर्मी (चरण संक्रमण क्यू की गर्मी) के साथ होते हैं, जबकि घनत्व, घटकों की एकाग्रता, दाढ़ की मात्रा, आदि अचानक बदल जाते हैं।

दूसरे प्रकार का चरण संक्रमण गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ नहीं होता है; घनत्व लगातार बदलता रहता है, लेकिन, उदाहरण के लिए, दाढ़ ताप क्षमता, विशिष्ट विद्युत चालकता, चिपचिपाहट, आदि अचानक बदल जाते हैं। चरण संक्रमण के उदाहरण दूसरा प्रकार किसी चुंबकीय पदार्थ का लौहचुंबकीय अवस्था से संक्रमण हो सकता है ( एम>> 1) पैरामैग्नेटिक में ( एम" 1) जब एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, जिसे क्यूरी बिंदु कहा जाता है; कम तापमान पर कुछ धातुओं और मिश्र धातुओं का सामान्य अवस्था से अतिचालक अवस्था में संक्रमण, आदि।

काम का अंत -

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रूसी संघ के शिक्षा मंत्रालय.. मॉस्को राज्य अकादमी.. उपकरण इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान..

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ताप की गुंजाइश
किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 1 किलोग्राम पदार्थ को 1 K गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर होती है:

आइसोकोरिक प्रक्रिया
उसके लिए V= स्थिरांक. इस प्रक्रिया (आइसोकोर) का चित्र दिखाया गया है

समदाब रेखीय प्रक्रिया
उसके लिए P=const. इस प्रक्रिया (आइसोबार) का चित्र दिखाया गया है

इज़ोटेर्माल प्रक्रिया
उसके लिए टी-कॉन्स्ट। उदाहरण के लिए, यदि बाहरी दबाव स्थिर है तो रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थों के उबलने, संघनन, पिघलने और क्रिस्टलीकरण की प्रक्रियाएँ एक स्थिर तापमान पर होती हैं।

रूद्धोष्म प्रक्रिया
यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें सिस्टम और पर्यावरण के बीच कोई ताप विनिमय () नहीं होता है। के रुद्धोष्म

परिपत्र प्रक्रियाएं (चक्र)
वह प्रक्रिया जिसमें कोई प्रणाली कई अवस्थाओं से गुजरते हुए अपनी मूल स्थिति में लौट आती है, चक्रीय प्रक्रिया या चक्र कहलाती है। एक प्रक्रिया आरेख में, चक्र को टेढ़ा रूप से बंद दर्शाया गया है

कार्नोट चक्र
1824 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और इंजीनियर एन. कार्नोट (1796-1832) ने एकमात्र काम प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने सैद्धांतिक रूप से प्रतिवर्ती सबसे किफायती चक्र का विश्लेषण किया, जिसमें दो इज़ोटेर्म शामिल थे और

एन्ट्रापी
4.10.1. थर्मोडायनामिक्स में एन्ट्रॉपी पीएनटी () का अध्ययन करते समय, यह नोट किया गया कि डीयू फर्श है

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम (बीएलटी)
ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के सार्वभौमिक नियम को व्यक्त करते हुए, थर्मोडायनामिक्स (पीएलटी) का पहला कानून हमें प्रक्रियाओं की दिशा निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है। दरअसल, सहज संचरण की प्रक्रिया

अंतर-आणविक अंतःक्रिया के बल और स्थितिज ऊर्जा
व्याख्यान 1-2 में, आदर्श गैसों का अध्ययन किया गया, जिनके अणुओं की अपनी मात्रा नगण्य है और दूरी पर एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं। उच्च दबाव पर वास्तविक गैसों के गुण और

वैन डेर वाल्स समीकरण (VdW)
वैज्ञानिक साहित्य में, वास्तविक गैस की अवस्था के 150 से अधिक विभिन्न समीकरण हैं। उनमें से एक भी ऐसा नहीं है जो वास्तव में सत्य और सार्वभौमिक हो। आइए संतुलन पर रुकें

वैन डेर वाल्स इज़ोटेर्म्स
पी और टी के निश्चित मूल्यों के लिए, समीकरण (2) गैस वी की मात्रा के सापेक्ष तीसरी डिग्री का समीकरण है और इसलिए, इसकी तीन वास्तविक जड़ें हो सकती हैं (वी)

चरण आरेख. तीन बिंदु
एक ही पदार्थ की विभिन्न अवस्थाएँ एक-दूसरे के संपर्क में आने पर संतुलन में हो सकती हैं। ऐसा संतुलन केवल एक सीमित तापमान सीमा में और प्रत्येक तापमान मान के लिए देखा जाता है

क्रिस्टल कोशिका. जाली कणों के बीच कनेक्शन के प्रकार
क्रिस्टल की मुख्य विशेषता, जो उन्हें तरल और अनाकार ठोस से अलग करती है, क्रिस्टल को बनाने वाले कणों (परमाणु, अणु या आयन) की स्थानिक व्यवस्था की आवधिकता है।

क्वांटम सांख्यिकी के तत्व
तरंगों और कणों का द्वंद्व आधुनिक भौतिकी की मूलभूत अवधारणाओं में से एक है। क्रिस्टल में कई क्षेत्र होते हैं जो इन दोनों पहलुओं को प्रदर्शित करते हैं - तरंग और कणिका दोनों

फर्मियन और बोसॉन. फर्मी-डिराक और बोस-आइंस्टीन वितरण
आधुनिक क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, सभी प्राथमिक और जटिल कणों, साथ ही क्वासिपार्टिकल्स को दो वर्गों - फर्मियन और बोसॉन में विभाजित किया गया है। फर्मिऑन में इलेक्ट्रॉन, प्रोटो शामिल हैं

एक कण प्रणाली के अध: पतन की अवधारणा
कणों की एक प्रणाली को पतित कहा जाता है यदि क्वांटम प्रभावों के कारण इसके गुण शास्त्रीय प्रणालियों के गुणों से भिन्न होते हैं। आइए कणों के अध:पतन के मानदंड खोजें। फर्मी-डिराक और बोस-हे वितरण

धातुओं की विद्युत चालकता के क्वांटम सिद्धांत की अवधारणा
क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, किसी धातु में एक इलेक्ट्रॉन का कोई सटीक प्रक्षेप पथ नहीं होता है; इसे इलेक्ट्रॉन की गति के बराबर समूह वेग वाले तरंग पैकेट के रूप में दर्शाया जा सकता है। क्वांटम सिद्धांत गति को ध्यान में रखता है

क्रिस्टल के बैंड सिद्धांत के तत्व
पिछले सेमेस्टर में हमने हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा स्तर को देखा था [देखें व्याख्यान नोट्स, भाग III, सूत्र (11.14)]। वहां दिखाया गया कि ऊर्जा मूल्य जो और कर सकते हैं

क्रिस्टलों का ढांकता हुआ, धातु और अर्धचालक में विभाजन
सभी क्रिस्टल को ढांकता हुआ, धातु और अर्धचालक में विभाजित किया गया है। सोच-विचार

अर्धचालकों की आंतरिक चालकता
रासायनिक रूप से शुद्ध अर्धचालक की विद्युत चालकता (उदाहरण के लिए, शुद्ध जीई या शुद्ध सी

अशुद्धता अर्धचालक
9.6.1. दाता अशुद्धता, एन-प्रकार अर्धचालक अर्धचालक में अशुद्धियों का परिचय इसके विद्युत गुणों को बहुत प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, विचार करें कि यदि किसी जाली में क्या होता है

पीएन जंक्शन
आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के कई क्षेत्रों में, n- और p-प्रकार वाले दो अर्धचालकों का संपर्क एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है

परमाणु नाभिक की संरचना
नाभिक परमाणु का केंद्रीय भाग है, जिसमें परमाणु का लगभग संपूर्ण द्रव्यमान और उसका धनात्मक आवेश केंद्रित होता है। एक परमाणु का आकार एंगस्ट्रॉम की इकाई (1A=10-10m) है, और एक नाभिक का आकार ~ 10 है

बड़े पैमाने पर दोष और परमाणु बंधन ऊर्जा
जब एक नाभिक बनता है, तो उसका द्रव्यमान घट जाता है: नाभिक M का द्रव्यमान उसके घटक नाभिकों के द्रव्यमान के योग से Dm से कम होता है - नाभिक के द्रव्यमान में एक दोष: Dm=Zmp

परमाणु बल और उनके गुण
न्यूट्रॉन के अलावा, नाभिक में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन होते हैं और उन्हें एक दूसरे को पीछे हटाना चाहिए, यानी। परमाणु का नाभिक ढह जाना चाहिए, लेकिन ऐसा नहीं होता है। यह छोटे स्तर पर ही पता चलता है

रेडियोधर्मिता
रेडियोधर्मिता नाभिक की संरचना में एक सहज परिवर्तन है, जो विशिष्ट परमाणु समय (10-22 सेकेंड) से काफी लंबे समय में होता है। हम यह मानने पर सहमत हुए कि परिवर्तन

रेडियोधर्मी क्षय का नियम
रेडियोधर्मी क्षय एक सांख्यिकीय घटना है, इसलिए सभी भविष्यवाणियाँ संभाव्य हैं। बड़ी संख्या में परमाणु नाभिकों का स्वतःस्फूर्त क्षय रेडियोधर्मी क्षय के नियम का पालन करता है

परमाणु प्रतिक्रियाएँ
परमाणु प्रतिक्रियाएं परमाणु नाभिक के परिवर्तन की प्रक्रियाएं हैं जो एक दूसरे के साथ या प्राथमिक कणों के साथ उनकी बातचीत के कारण होती हैं। एक नियम के रूप में, परमाणु प्रतिक्रियाओं में दो नाभिक शामिल होते हैं

प्राथमिक कण और दुनिया की आधुनिक भौतिक तस्वीर
प्राथमिक कणों की अवधारणा को प्रस्तुत करते समय, शुरू में यह माना गया था कि प्राथमिक, आगे अविभाज्य कण होते हैं जिनसे सभी पदार्थ बने होते हैं। ऐसा 20वीं सदी की शुरुआत तक

कणों की अंतर्परिवर्तनीयता
प्राथमिक कणों की एक विशिष्ट विशेषता पारस्परिक परिवर्तनों से गुजरने की उनकी क्षमता है। कुल मिलाकर, प्रतिकणों के साथ-साथ 350 से अधिक प्राथमिक कणों की खोज की गई है, और उनकी संख्या लगातार बढ़ रही है। अधिक

प्रति-कण
सूक्ष्म जगत में, प्रत्येक कण एक प्रतिकण से मेल खाता है। उदाहरण के लिए, पहला एंटीपार्टिकल - पॉज़िट्रॉन (एंटीइलेक्ट्रॉन) 1935 में खोजा गया था, इसका चार्ज +ई है। निर्वात में, पॉज़िट्रॉन भी वैसा ही है

किसी पदार्थ का एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण प्रकृति में एक बहुत ही सामान्य घटना है। केतली में पानी का उबलना, सर्दियों में नदियों का जमना, धातु का पिघलना, गैसों का द्रवीकरण, गर्म करने पर फेराइट का विचुंबकीकरण, आदि। विशेष रूप से ऐसी घटनाओं का संदर्भ लें जिन्हें चरण संक्रमण कहा जाता है। चरण संक्रमण के समय किसी पदार्थ की विशेषताओं के गुणों और विशेषताओं (विसंगतियों) में तेज बदलाव से चरण संक्रमण का पता लगाया जाता है: गुप्त गर्मी की रिहाई या अवशोषण द्वारा; आयतन में उछाल या ऊष्मा क्षमता और तापीय विस्तार के गुणांक में उछाल; विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन; चुंबकीय, फेरोइलेक्ट्रिक, पीज़ोमैग्नेटिक गुणों का उद्भव, एक्स-रे विवर्तन पैटर्न में परिवर्तन आदि। किसी पदार्थ का कौन सा चरण कुछ शर्तों के तहत स्थिर है, यह थर्मोडायनामिक क्षमता में से एक द्वारा निर्धारित किया जाता है। थर्मोस्टेट में किसी दिए गए तापमान और आयतन पर, यह हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा है; किसी दिए गए तापमान और दबाव पर, यह गिब्स क्षमता है।

मैं आपको याद दिला दूं कि हेल्महोल्त्ज़ क्षमता एफ (मुक्त ऊर्जा) किसी पदार्थ ई की आंतरिक ऊर्जा और उसकी एन्ट्रापी एस के बीच का अंतर है, जो पूर्ण तापमान टी से गुणा होता है:

(1) में ऊर्जा और एन्ट्रापी दोनों बाहरी स्थितियों (दबाव पी और तापमान टी) के कार्य हैं, और जो चरण कुछ बाहरी परिस्थितियों में महसूस किया जाता है, उसमें सभी संभावित चरणों की तुलना में सबसे छोटी गिब्स क्षमता होती है। थर्मोडायनामिक्स के ढांचे के भीतर, यह एक सिद्धांत है। जब बाहरी परिस्थितियाँ बदलती हैं, तो यह पता चल सकता है कि दूसरे चरण की मुक्त ऊर्जा कम हो गई है। बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन हमेशा लगातार होते रहते हैं, और इसलिए इसे तापमान पर सिस्टम के आयतन की कुछ निर्भरता द्वारा वर्णित किया जा सकता है। टी और वी के मूल्यों में इस समझौते को देखते हुए, हम कह सकते हैं कि चरण स्थिरता में परिवर्तन और किसी पदार्थ का एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण थर्मोडायनामिक पथ के साथ एक निश्चित तापमान पर होता है, और दोनों के लिए मान चरण इस बिंदु के निकट तापमान के कार्य हैं। आइए अधिक विस्तार से विचार करें कि परिवर्तन कैसे होता है नज़दीक से लत एक के लिए और दूसरे चरण का अनुमान कुछ बहुपदों द्वारा लगाया जा सकता है जो इस पर निर्भर करते हैं:

दो चरणों की मुक्त ऊर्जाओं के बीच का अंतर रूप लेता है

जब तक अंतर काफी छोटा है, हम खुद को केवल पहले पद तक सीमित कर सकते हैं और दावा कर सकते हैं कि यदि, तो चरण I कम तापमान पर स्थिर है, और चरण II उच्च तापमान पर स्थिर है। संक्रमण बिंदु पर ही, तापमान के संबंध में मुक्त ऊर्जा का पहला व्युत्पन्न स्वाभाविक रूप से एक छलांग का अनुभव करता है: पर, और पर। जैसा कि हम जानते हैं, संक्षेप में, पदार्थ की एन्ट्रापी होती है। नतीजतन, एक चरण संक्रमण के दौरान, एन्ट्रापी में उछाल का अनुभव होता है, जिससे संक्रमण की गुप्त गर्मी का निर्धारण होता है . वर्णित परिवर्तनों को पहली तरह के संक्रमण कहा जाता है, और वे व्यापक रूप से जाने जाते हैं और स्कूल में अध्ययन किए जाते हैं। हम सभी वाष्पीकरण या पिघलने की गुप्त ऊष्मा के बारे में जानते हैं। यह वही है ।

उपरोक्त थर्मोडायनामिक विचारों के ढांचे के भीतर संक्रमण का वर्णन करते समय, हमने केवल एक, पहली नज़र में, असंभावित, संभावना पर विचार नहीं किया: ऐसा हो सकता है कि न केवल मुक्त ऊर्जाएं समान हों, बल्कि तापमान के संबंध में उनके व्युत्पन्न भी हों, वह है । (2) से यह निष्कर्ष निकलता है कि ऐसे तापमान को, कम से कम पदार्थ के संतुलन गुणों के दृष्टिकोण से, अलग नहीं किया जाना चाहिए। वास्तव में, हमारे पास पहले सन्निकटन के साथ और उसके संबंध में है

और, कम से कम इस बिंदु पर, कोई चरण संक्रमण नहीं होना चाहिए: गिब्स क्षमता, जो कि छोटी थी, भी छोटी होगी।

बेशक, प्रकृति में सब कुछ इतना सरल नहीं है। कभी-कभी दो समानताओं और एक साथ बने रहने के गहरे कारण होते हैं। इसके अलावा, चरण I स्वतंत्रता की आंतरिक डिग्री के मनमाने ढंग से छोटे उतार-चढ़ाव के संबंध में और चरण II पर बिल्कुल अस्थिर हो जाता है। इस मामले में, वे संक्रमण होते हैं, जो सुप्रसिद्ध एरेनफेस्ट वर्गीकरण के अनुसार, दूसरे प्रकार के संक्रमण कहलाते हैं। यह नाम इस तथ्य के कारण है कि दूसरे क्रम के संक्रमण के दौरान तापमान के संबंध में गिब्स क्षमता के केवल दूसरे व्युत्पन्न में उछाल होता है। जैसा कि हम जानते हैं, तापमान के संबंध में मुक्त ऊर्जा का दूसरा व्युत्पन्न किसी पदार्थ की ताप क्षमता निर्धारित करता है

इस प्रकार, दूसरे क्रम के संक्रमण के दौरान, पदार्थ की ताप क्षमता में उछाल देखा जाना चाहिए, लेकिन कोई गुप्त ऊष्मा नहीं होनी चाहिए। चूंकि चरण II छोटे उतार-चढ़ाव के संबंध में बिल्कुल अस्थिर है और यही बात चरण I पर भी लागू होती है, तो दूसरे क्रम के संक्रमणों के दौरान न तो ओवरहीटिंग और न ही ओवरकूलिंग देखी जानी चाहिए, यानी चरण संक्रमण बिंदु का कोई तापमान हिस्टैरिसीस नहीं होता है। ऐसे अन्य उल्लेखनीय संकेत भी हैं जो इन परिवर्तनों की विशेषता बताते हैं।

दूसरे क्रम के संक्रमण के लिए थर्मोडायनामिक रूप से आवश्यक शर्तों के अंतर्निहित कारण क्या हैं? सच तो यह है कि कब और कब दोनों में एक ही पदार्थ का अस्तित्व है। इसे बनाने वाले तत्वों के बीच परस्पर क्रिया अचानक नहीं बदलती; यह इस तथ्य की भौतिक प्रकृति है कि दोनों चरणों के लिए थर्मोडायनामिक क्षमताएं पूरी तरह से स्वतंत्र नहीं हो सकती हैं। सांख्यिकीय यांत्रिकी के तरीकों का उपयोग करके विभिन्न बाहरी परिस्थितियों में थर्मोडायनामिक क्षमता की गणना करके चरण संक्रमण के सरल मॉडल का उपयोग करके और, और आदि के बीच संबंध कैसे उत्पन्न होता है, इसका पता लगाया जा सकता है। निःशुल्क ऊर्जा की गणना करने का सबसे आसान तरीका।

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चरण संक्रमण(चरण परिवर्तन) थर्मोडायनामिक्स में - बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन होने पर किसी पदार्थ का एक थर्मोडायनामिक चरण से दूसरे में संक्रमण। चरण आरेख के साथ किसी प्रणाली की गति के दृष्टिकोण से, जब उसके गहन पैरामीटर (तापमान, दबाव, आदि) बदलते हैं, तो एक चरण संक्रमण तब होता है जब सिस्टम दो चरणों को अलग करने वाली रेखा को पार करता है। चूंकि अलग-अलग थर्मोडायनामिक चरणों को राज्य के विभिन्न समीकरणों द्वारा वर्णित किया जाता है, इसलिए ऐसी मात्रा का पता लगाना हमेशा संभव होता है जो चरण संक्रमण के दौरान अचानक बदल जाती है।

चूँकि थर्मोडायनामिक चरणों में विभाजन किसी पदार्थ की समग्र अवस्थाओं में विभाजन की तुलना में अवस्थाओं का एक छोटा वर्गीकरण है, इसलिए प्रत्येक चरण संक्रमण समग्र अवस्था में परिवर्तन के साथ नहीं होता है। हालाँकि, एकत्रीकरण की स्थिति में कोई भी परिवर्तन एक चरण संक्रमण है।

अक्सर, चरण संक्रमण पर विचार तब किया जाता है जब तापमान बदलता है, लेकिन एक स्थिर दबाव पर (आमतौर पर 1 वायुमंडल के बराबर)। यही कारण है कि चरण संक्रमण, पिघलने बिंदु, आदि के लिए शब्द "बिंदु" (और रेखा नहीं) अक्सर उपयोग किए जाते हैं। बेशक, एक चरण संक्रमण दबाव में परिवर्तन के साथ, और स्थिर तापमान और दबाव पर भी हो सकता है, लेकिन इसके साथ भी घटकों की सांद्रता में परिवर्तन (उदाहरण के लिए, संतृप्ति तक पहुँच चुके घोल में नमक के क्रिस्टल की उपस्थिति)।

पर प्रथम क्रम चरण संक्रमणसबसे महत्वपूर्ण, प्राथमिक व्यापक पैरामीटर अचानक बदलते हैं: विशिष्ट मात्रा, संग्रहीत आंतरिक ऊर्जा की मात्रा, घटकों की एकाग्रता, आदि। हम जोर देते हैं: हमारा मतलब तापमान, दबाव इत्यादि में परिवर्तन के साथ इन मात्राओं में अचानक परिवर्तन है, न कि अचानक समय में परिवर्तन (बाद के लिए, नीचे अनुभाग देखें चरण संक्रमण की गतिशीलता).

सबसे आम उदाहरण प्रथम क्रम चरण परिवर्तन:

पिघलना और क्रिस्टलीकरण

· वाष्पीकरण और संघनन

· ऊर्ध्वपातन और ऊर्ध्वपातन

पर दूसरे क्रम का चरण संक्रमणघनत्व और आंतरिक ऊर्जा नहीं बदलती है, इसलिए ऐसा चरण परिवर्तन नग्न आंखों को ध्यान देने योग्य नहीं हो सकता है। तापमान और दबाव में उनके व्युत्पन्नों द्वारा उछाल का अनुभव किया जाता है: ताप क्षमता, थर्मल विस्तार का गुणांक, विभिन्न संवेदनशीलताएं, आदि।

दूसरे क्रम के चरण संक्रमण उन मामलों में होते हैं जहां किसी पदार्थ की संरचना की समरूपता बदल जाती है (समरूपता पूरी तरह से गायब हो सकती है या घट सकती है)। समरूपता में परिवर्तन के परिणामस्वरूप दूसरे क्रम के चरण संक्रमण का विवरण लैंडौ के सिद्धांत द्वारा दिया गया है। वर्तमान में, समरूपता में परिवर्तन के बारे में नहीं, बल्कि संक्रमण बिंदु पर उपस्थिति के बारे में बात करने की प्रथा है ऑर्डर पैरामीटर, कम क्रम वाले चरण में शून्य के बराबर और अधिक क्रम वाले चरण में शून्य (संक्रमण बिंदु पर) से गैर-शून्य मान तक भिन्न होता है।

दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों के सबसे आम उदाहरण हैं:

· एक महत्वपूर्ण बिंदु से सिस्टम का गुजरना

· पैरामैग्नेट-फेरोमैग्नेट या पैरामैग्नेट-एंटीफेरोमैग्नेट संक्रमण (ऑर्डर पैरामीटर - मैग्नेटाइजेशन)

· धातुओं और मिश्र धातुओं का अतिचालकता की स्थिति में संक्रमण (आदेश पैरामीटर - अतिचालक घनीभूत का घनत्व)

· तरल हीलियम का सुपरफ्लुइड अवस्था में संक्रमण (पीपी - सुपरफ्लुइड घटक का घनत्व)

· अनाकार पदार्थों का कांच जैसी अवस्था में संक्रमण

आधुनिक भौतिकी उन प्रणालियों का भी अध्ययन करती है जिनमें तीसरे या उच्चतर क्रम के चरण संक्रमण होते हैं।

हाल ही में, क्वांटम चरण संक्रमण की अवधारणा व्यापक हो गई है, अर्थात। एक चरण संक्रमण शास्त्रीय थर्मल उतार-चढ़ाव द्वारा नहीं, बल्कि क्वांटम उतार-चढ़ाव द्वारा नियंत्रित होता है, जो पूर्ण शून्य तापमान पर भी मौजूद होता है, जहां नर्नस्ट के प्रमेय के कारण शास्त्रीय चरण संक्रमण को महसूस नहीं किया जा सकता है।

सम्बंधित जानकारी।

ब्रह्मांड ढहने वाला हो सकता है और इसमें मौजूद हर चीज़ - जिसमें हम भी शामिल हैं - एक छोटी, कठोर गेंद में संकुचित हो जाएगी। यह प्रक्रिया शायद हमारे अंतरिक्ष में कहीं शुरू हो चुकी है और शेष ब्रह्मांड पर कब्ज़ा कर रही है। हम एक चरण परिवर्तन की दहलीज पर हैं।

डेनमार्क के भौतिक विज्ञानी शोधकर्ताओं का दावा है कि उन्होंने गणितीय समीकरणों के आधार पर यह साबित कर दिया है कि यह संभव है। सिद्धांत का आधार यह है कि देर-सबेर ब्रह्मांड में आमूल-चूल परिवर्तन होगा और इसका प्रत्येक कण अत्यंत भारी हो जाएगा।

इस संक्रमण के दौरान खाली स्थान एक अदृश्य पदार्थ से भर गया जिसे अब हम हिग्स फ़ील्ड कहते हैं। हिग्स फ़ील्ड या हिग्स फ़ील्ड एक ऐसा क्षेत्र है जो वैक्यूम समरूपता टूटने के कारण इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन की सहज समरूपता को तोड़ने की सुविधा प्रदान करता है, जिसका नाम इसके सिद्धांत के विकासकर्ता, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी पीटर हिग्स के नाम पर रखा गया है। इस क्षेत्र की मात्रा एक हिग्स कण (हिग्स बोसोन) है। कुछ प्राथमिक कण इस क्षेत्र के साथ अंतःक्रिया करते हैं, अंतःक्रिया की प्रक्रिया में ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

दूसरे राज्य में, हिग्स क्षेत्र वैज्ञानिकों द्वारा पहले से देखे गए से अरबों गुना अधिक सघन है। यदि यह अति-घना हिग्स क्षेत्र मौजूद है, तो इस अवस्था से एक "बुलबुला" किसी भी समय ब्रह्मांड में एक निश्चित स्थान पर अचानक प्रकट हो सकता है। फिर बुलबुला प्रकाश की गति से खुलेगा, पूरे स्थान को कवर करेगा और हिग्स क्षेत्र को ध्वस्त कर देगा।

वैज्ञानिकों का कहना है, "हो सकता है कि तह यहीं और अभी शुरू हो जाए। या शायद यह एक अरब साल में शुरू हो जाएगी। हम नहीं जानते। सटीक समय की भविष्यवाणी करना असंभव है। यह पहले से ही हो रहा है या होगा।"