吉佈斯函數G對溫度T和壓力p的第n階偏導數開始變得不連續的相變。例如,通常的相變(如昇華、氣化和熔融)是一級相變,因為在相變時,熵S和體積V都突然發生瞭一定的變化,S=-(д>GT)pV=(дGp)TG的一階偏導數也突然發生瞭一定的變化,即G的一階偏導數是不連續的。有些相變中,SVTpG都保持不變,因此焓H、內能U和亥姆霍茲函數A也不變,但定壓熱容Cp則突然發生瞭一定數值的變化,而Cp/T=-д2GT2,即G的二階偏導數突然發生瞭一定數值的變化,而G的一階偏導數則連續,這樣的相變稱為二級相變。一級相變和二級相變時,各項熱力學性質隨溫度變化的情況如圖1所示,此圖中Tt為相變溫度。

  最初,人們認為二級相變的例子有許多,但在實驗測定中,直到愈來愈接近於相變溫度時(有時達到百萬分之一度以內),都沒有發現Cp發生突然的一定值的變化,隻有一個例子,即在零磁場中由超導體轉變為正常導體時,才觀察到Cp發生突然的一定值的變化。因此,可能隻有這一個例子是二級相變。

  較高級相變有λ相變,其特點是:①TpGSVUHA都保持不變;②Cp達到無限大。圖2是發生λ相變附近的Cp-T曲線。“λ相變“一詞是由於此曲線的形狀很像希臘字母λ,圖中的Tλ為λ相變時的溫度。

  今舉兩個λ相變的例子:①合金中的“有序-無序”的轉變;②在λ點的溫度、壓力下由通常的液氦(即液氦Ⅰ)轉變為超流體氦(即液氦Ⅱ),λ點為Tλ=2.177K,pλ=5.035kPa。

  由圖1a可見,當溫度趨近於發生一級相變的溫度時,參與相變的兩個相中的任何一個相的Cp都保持著有限的數值,直至達到一級相變的溫度。隻有當有少量的另一相存在時,Cp才變為無限大。在此以前,Cp並沒有表現出發生突然變化的任何先兆;而在圖2的曲線中,在發生λ相變時,雖然Cp也趨於無限大,但這些相變不是一級相變,因為Cp不是像一級相變中那樣突然變為無限大,而是在達到相變溫度以前,就已經隨著溫度的升高而較迅速地增大瞭。