Для Ф. п. II рода характерно отсутствие скачков плотности, концентрации, теплоты перехода. Но точно такая же картина наблюдается и в критической точке на кривой Ф. п. I рода (см. Критические явления
).
Сходство оказывается очень глубоким. Вблизи критической точки состояние вещества можно характеризовать величиной, играющей роль параметра порядка. Например, в случае критической точки на кривой равновесия жидкость – пар это – отклонение плотности от среднего значения. При движении по критической изохоре
со стороны высоких температур газ однороден, и эта величина равна нулю. Ниже критической температуры
,
вещество расслаивается на две фазы, в каждой из которых отклонение плотности от критической не равно нулю. Поскольку вблизи точки Ф. п. II рода фазы мало отличаются друг от друга, возможно образование зародышей большого размера одной фазы в другой (флуктуации
),
точно так же, как вблизи критической точки. С этим связаны многие критические явления при Ф. п. II рода: бесконечный рост магнитной восприимчивости ферромагнетиков и диэлектрической постоянной сегнетоэлектриков (аналогом является рост сжимаемости вблизи критической точки жидкость – пар), бесконечный рост теплоёмкости, аномальное рассеяние электромагнитных волн [световых в жидкости и паре (см. Опалесценция критическая
),
рентгеновских в твёрдых телах], нейтронов в ферромагнетиках. Существенно меняются и динамические явления, что связано с очень медленным рассасыванием образовавшихся флуктуаций. Например, вблизи критической точки жидкость – пар сужается линия рэлеевского рассеяния света
,
вблизи Кюри точки
ферромагнетиков и Нееля точки
антиферромагнетиков замедляется спиновая диффузия (см. Спиновые волны
) и т.д. Средний размер флуктуаций (радиус корреляции) R
растет по мере приближения к точке Ф. п. II рода и становится в этой точке бесконечно большим. Современные достижения теории Ф. п. II рода и критических явлений основаны на гипотезе подобия. Предполагается, что если принять R
за единицу измерения длины, а среднюю величину параметра порядка ячейки с ребром R –
за единицу измерения параметра порядка, то вся картина флуктуаций не будет зависеть ни от близости к точке перехода, ни от конкретного вещества. Все термодинамические величины являются степенными функциями R.
Показатели степеней называют критическими размерностями (индексами). Они не зависят от конкретного вещества и определяются лишь характером параметра порядка. Например, размерности в точке Кюри изотропного материала, параметром порядка которого является вектор намагниченности, отличаются от размерностей в критической точке жидкость – пар или в точке Кюри одноосного магнетика, где параметр порядка – скалярная величина. Вблизи точки перехода уравнение состояния
имеет характерный вид закона соответственных состояний
.
Например, вблизи критической точки жидкость – пар отношение зависит только от (здесь r- плотность, rк
- критическая плотность, rж
– плотность жидкости, rг
– плотность газа, p –
давление, pk
–
критическое давление, Кт
–
изотермическая сжимаемость
),
причём вид зависимости при подходящем выборе масштаба один и тот же для всех жидкостей (см. Критические явления
).
Достигнуты большие успехи в теоретическом вычислении критических размерностей и уравнений состояния в хорошем согласии с экспериментальными данными. Приближенные значения критических размерностей приведены в таблице. Таблица критических размерностей термодинамических и кинетических величин
Величина | Т
- Тk
| Теплоемкость | Восприимчивость* | Магнитное поле | Магнитный момент | Ширина линии рэлеевского рассеяния |
Размерность | -3
/2
| 3
/16
| 2 | -5
/2 | -1
/2
| -3
/2
|
* Изменение плотности с давлением, намагниченности с напряжённостью магнитного поля и др. Tk
–
критическая температура. Дальнейшее развитие теории Ф. п. II рода связано с применением методов квантовой теории поля, в особенности метода ренормализационной группы. Этот метод позволяет, в принципе, найти критические индексы с любой требуемой точностью.
Деление Ф. п. на два рода несколько условно, т.к. бывают Ф. п. I рода с малыми скачками теплоёмкости и др. величин и малыми теплотами перехода при сильно развитых флуктуациях. Ф. п. – коллективное явление, происходящее при строго определённых значениях температуры и др. величин только в системе, имеющей в пределе сколь угодно большое число частиц.