相变

冰融成水、水汽凝结是熟悉的相变。这里物质仍可由相同的水分子组成，改变的是排列、运动和相互作用所呈现的集体状态，并不要求产生新的化学物种。因此，相变与化学反应不是同义词。

固、液、气的分类也不是全部。同处于固态的材料可以有不同结构或有序状态，需要用适当变量区分。材料研究中的序参量可以是成分分布、磁化或有序程度等；是否发生相变，要看体系状态及热力学性质，而不只是观察物体外形是否改变。

参考：[1] [3]

相图把给定体系在不同条件下的平衡相和共存边界表示出来。纯物质的温压图中，沿固定压力加热可能穿过固液、液气边界，但具体路径取决于压力。例如常压下干冰通常直接升华，不先成为液体；水的沸点也随外界压力改变。

在相界上，两相可保持动态平衡：蒸发和凝结仍在进行，只是宏观数量不再变化。相图描述平衡允许的状态，并不直接告诉我们样品多久完成转变。它也不是只按温度排序的三格图，临界点以上还可以在不跨越气液相界的情况下连续改变流体性质。

参考：[1] [2]

热力学分类关注自由能及其导数的变化。普通纯物质熔化是一阶相变的例子，熵和体积等量可发生不连续改变；在相应平衡条件下，转变需要或释放潜热。定压加热纯物质时，温度平台可反映热量用于改变相的比例，而不是继续升温。

连续相变不能照搬这幅图景：有序状态可连续建立，变化出现在更高阶导数或响应性质中，不必有有限的潜热。某些材料内部的有序变化没有肉眼可见的固液切换。因此，“没有沸腾或熔化平台”并不能排除相变；必须明确研究的是哪种状态和哪类测量量。

参考：[1] [3]

自由能决定稳定性，动力学决定转变如何推进。体系即使进入另一相更稳定的条件，也可能因形成新相所需的成核障碍而暂时处于亚稳态；新相可从局部成核后向外生长。于是实验路径、杂质和等待时间可能影响实际看到的转变过程。

另一些转变则从不稳定状态中的微小涨落逐渐发展，例如材料中的旋节分解。这里的动力学“连续或不连续”与按自由能导数区分的阶数并非可以任意互换的标签。把平衡相图、热量变化和结构演化结合起来，才能避免用单一现象解释所有相变。

参考：[3]