Что значит метастабильное состояние

Содержание

Метастабильное состояние
Содержание
В термодинамике
В квантовых системах
Литература
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Метастабильное состояние» в других словарях:
Метастабильное состояние
Полезное
Смотреть что такое «Метастабильное состояние» в других словарях:
МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ

Метастабильное состояние

Метастабильное состояние (от греч. μετα «через» и лат. stabilis «устойчивый»), состояние квазиустойчивого равновесия физической системы, в котором система может находиться длительное время.

Что такое метастабильное состояние может быть понятно из приведенной справа картинки:

cостояние 1: метастабильное — состояние, стабильность которого сохраняется при не очень больших возмущениях;

cостояние 2: нестабильное — состояние, стабильность которого нарушается при сколь угодно малых возмущенииях;

cостояние 3: стабильное — состояние, стабильность которого сохраняется при больших возмущениях.

Метастабильные состояния широко встречаются в природе и используются в науке и технике. С существованием метастабильных состояний связаны, например, явления магнитного, электрического и упругого гистерезиса, образование перенасыщенных растворов, закалка стали, производство стекла и т. д.

Содержание

В термодинамике

Метастабильные состояния соответствуют одному из минимумов термодинамического потенциала системы при заданных внешних условиях. Устойчивому (стабильному) состоянию отвечает самый глубокий минимум. Однородная система в метастабильном состоянии удовлетворяет условиям устойчивости равновесия термодинамического C_V>0″ border=»0″/>, , относительно малых возмущений физических параметров (энтропии, плотности и др.). При достаточно больших возмущениях система переходит в абсолютно устойчивое состояние. Большой класс метастабильных состояний связан с фазовыми переходами 1-го рода (кристалл жидкость газ).

В квантовых системах

Метастабильные состояния в квантовых системах — состояние с временем жизни (), много большим характерного времени жизни возбуждённых состояний ( с) атомной системы. Обычно метастабильными считают возбуждённые состояния, излучательные (радиационные), переходы из которых в другие состояния запрещены строгими правилами отбора. Метастабильные состояния отличаются типом переходов, которые для них возможны: магнитный дипольный, электрический квадрупольный, двухфотонный и другие переходы.

Литература

Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Статистическая физика. Часть 1. — («Теоретическая физика», том V). издание «Наука», Москва, 1964 г.

Ссылки

Для улучшения этой статьи по физике желательно ? :

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Метастабильное состояние» в других словарях:

МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ — (от греч. meta. приставка, означающая здесь изменение, переход к ч. л. другому, и лат. stabilis устойчивый) в термодинамике, состояние неустойчивого равновесия физ. макроскопич. системы, в к ром система может находиться длит. время, не переходя … Физическая энциклопедия

МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ — относительно устойчивое состояние системы, из которого она может перейти в более устойчивое состояние под действием внешних факторов или самопроизвольно (в последнем случае вероятность перехода значительно меньше, чем для нестабильного состояния) … Большой Энциклопедический словарь

МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ — в квантовых системах состояние с временем жизни (т), много большим характерного времени жизни возбуждённых состояний атомной системы. Обычно ме тастабильными считают возбуждённые состояния, из лучательные (радиационные), переходы из к рых в др.… … Физическая энциклопедия

МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ — МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ, относительно устойчивое состояние системы, которое легко можно нарушить, переводя его в более низкое энергетическое состояние (примером является монета, балансирующая на ребре). Перенасыщенный раствор или переохлажденная … Научно-технический энциклопедический словарь

Метастабильное состояние — – относительно устойчивое состояние системы, из которого она может перейти в более устойчиное состояние под действием внешних факторов или самопроизвольно. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

метастабильное состояние — Возбужденное состояние, квантовые переходы из которого, сопровождающиеся спонтанным излучением, мало вероятны. Примечание Продолжительность жизни метастабильных состояний на несколько порядков превышает продолжительность жизни обычных… … Справочник технического переводчика

метастабильное состояние — [metastable state] относительно устойчивое состояние термодинамической системы, которая стремится самопроизвольно перейти в стабильное состояние, характеризуется минимумом энергии Гиббса. Такой переход связан с перемещением атомов, и при низкой… … Энциклопедический словарь по металлургии

метастабильное состояние — состояние неустойчивого равновесия физической системы, в котором система может находиться длительное время, не переходя в более устойчивое (при данных условиях) состояние. Переход в более устойчивое состояние происходит под действием внешних… … Энциклопедический словарь

метастабильное состояние — metastabilioji būsena statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. metastable condition; metastable state vok. metastabiler Zustand, m rus. метастабильное состояние, n pranc. état métastable, m … Radioelektronikos terminų žodynas

метастабильное состояние — metastabilioji būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. metastable state vok. metastabiler Zustand, m rus. метастабильное состояние, n pranc. état métastable, m … Fizikos terminų žodynas

Источник

Метастабильное состояние

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое «Метастабильное состояние» в других словарях:

Метастабильное состояние — Метастабильность на примере шарика в яме Метастабильное состояние (от греч … Википедия

Источник

МЕТАСТАБИЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

— состояние неполного равновесия макроскопич. системы, соответствующее одному из минимумов термодинамич. потенциала системы при заданных внеш. условиях. Устойчивому (стабильному) состоянию отвечает самый глубокий минимум. Однородная система в M. с. удовлетворяет условиям устойчивости равновесия термодинамического относительно малых возмущений физ. параметров (энтропии, плотности и др.). При достаточно больших возмущениях система переходит в абсолютно устойчивое состояние.

Большой класс M. с. связан с фазовыми переходами 1-го рода (кристалл жидкость газ). Для одноком-понентной системы Гиббса энергия Ф(Т, P)[или хим. потенциал — число частиц в системе] изображается поверхностью с самопересечением. На линии пересечения хим. потенциалов двух фаз возможно равновесное сосуществование фаз. Точка s на рис. 1 — след такой линии на плоскости M. с. двух фаз соответствуют участки . M. с. характеризуется конечным временем жизни.

При отсутствии конкурирующей (более устойчивой) фазы распад M. с. начинается с возникновения жизнеспособных зародышей в результате флуктуации, напр, капелек жидкости в пересыщенном паре или пузырьков пара в перегретой жидкости (см. Переохлаждение, Перегрев).

Мин. работа W, к-рую нужно затратить для создания зародыша радиуса r, состоит из объёмного и поверхностного вкладов. Зависимость W от r показана на рис. 2. Положение максимума определяет размер критич. зародыша. С ростом пересыщения значения убывают. Притермодинамически обусловлен рост зародыша. Для сферич. зародышей , где — коэф. поверхностного натяжения на границе фаз,— давления в критич. 0 | при заданном давлении или разность хим. потенциалов Dm метастабильной и стабильной фаз, — удельный объём стабильной фазы.

В большинстве реальных ситуаций распад M. с. происходит до достижения заметной скорости гомогенного зародышеобразования, к к-рому относится теория. Начало фазового перехода облегчается влиянием стенок и присутствием в объёме системы разл. включений, существенно снижающих работу образования жизнеспособных зародышей устойчивой фазы. В этом случае говорят о гетерогенном за-родышеобразовании. Специально поставленные опыты с перегретыми и переохлаждёнными жидкостями приводят к результатам, к-рые согласуются с предсказаниями теории флуктуац. (гомогенного) зародышеобразования. В опытах альтернативой медленному изменению состояния в «чистой» системе служит режим быстрого создания такого пересыщения, при к-ром осн. доля фазового перехода обусловлена массой флуктуац. зародышей, а вклад гетерогенного зародышеобразования незначителен.

Две фазы, метастабильные по отношению к третьей фазе, могут сосуществовать друг с другом. При этом удовлетворяются обычные условия равновесия фаз:

Примером является переохлаждённая жидкость и пар над ней при гдез T тр — темп-pa тройной точки кристалл — жидкость — пар. Др. пример — равновесие кристалл — жидкость на продолжении линии плавления за тройную точку, т. е. при Аналогичный приём построения расширенных диаграмм состояния используют для систем с полиморфными превращениями (см. Полиморфизм). Это связано с тем, что MH. кристаллич. материалы получают на основе метастабильных модификаций. Большое практич. значение имело построение фазовой диаграммы графит — алмаз. В двух- и многокомпонентных системах нужно учитывать возможность метастабиль-ности, вызванной концентрац. пересыщением.

M. с.- неравновесное состояние термодинамич. системы. Для определённости обычно предполагают, что система, находящаяся в M. с., прорелаксировала по всем признакам, кроме тех флуктуац. мод, к-рые приводят к возйикновению жизнеспособных зародышей. Иначе говоря, характерное время ожидания распада M. с. больше остальных времён релаксации (температурной, концентрационной и т. д.). В этом случае существует квазистатич. продолжение термодинамич. свойств равновесной системы в область M. с. При несоблюдении сформулиров. условия метастабильность и неравновесность фаз связаны более сложным образом. Напр., за-стеклованная (очень вязкая) жидкость метастабильна (при ), но её структура и свойства зависят от предыстории системы (см. Стеклообразное состояние).

С существованием M. с. связаны явления гистерезиса при фазовых переходах, напр. при циклич. пере-магничивании ферромагнетиков, в камерах Вильсона, в пузырьковых камерах. MH. технически важные материалы, в т. ч. стали, алюминиевые сплавы, являются ме-тастабильными системами.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Статистическая физика, ч. 1, 3 изд., M., 1976, p 21, 83, 162; Скрипов В. П., Метастабильная жидкость, M., 1972; Сивухи н Д. В., Общий курс физики, 2 изд., [т. 2], M., 1979; Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей, Л., 1975.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Источник