La transición de fase puede distinguirse analizando su potencial químico, dicha clasificación ha sido introducida por Ehrenfest . Para una transición determinada, llamémosla $\phi$ transición:
$$ \ce{X_{\alpha} \rightleftharpoons X_{\beta}} $$
Se puede evaluar el volumen específico molar de transición de la siguiente manera:
$$ \Delta_{\phi}V = v_{\beta} - v_{\alpha} = \left(\frac{\partial \mu_{\beta}}{\partial p}\right)_{T} - \left(\frac{\partial \mu_{\alpha}}{\partial p}\right)_{T}$$
Así, modelando su potencial en términos de presión y temperatura, se puede evaluar el cambio de volumen molar de una transición de fase. Esta es la clave para resolver tu pregunta. En la vida real, utilizamos diagramas y tablas para evaluarlo. Pero construir un modelo siempre es valioso para la comprensión.
De forma similar, la entropía molar viene dada por:
$$ \Delta_{\phi}S = s_{\beta} -s_{\alpha} = \left(\frac{\partial \mu_{\beta}}{\partial T}\right)_{p} - \left(\frac{\partial \mu_{\alpha}}{\partial T}\right)_{p} = \frac{\Delta_{\phi}H}{T_\phi} $$
Porque $\Delta_{\phi}V$ y $\Delta_{\phi}H$ no son nulas para la transición de primer orden (en términos de primera derivada), la diferencia de pendiente no es nula y, por tanto, las pendientes potenciales son diferentes a ambos lados de la transición de fase cuando los parámetros de Gibbs varían ( $p$ y $T$ ). Por lo tanto, hay discontinuidades en el volumen específico, la entalpía y la entropía cuando se produce una transición de primer orden.
Ehrenfest hizo una clasificación de la transición de fase basada en este criterio que llevó a: primer orden, segundo orden (suave, sin discontinuidad de pendiente) y $\lambda$ transiciones (más nítidas) sobre cómo se produce esa discontinuidad de potencial químico.
Esta discontinuidad también afecta a la capacidad calorífica $c_p$ . En el caso del agua, cuyas transiciones de fase pueden suponerse de primer orden, cuando se produce una transición de fase, la discontinuidad conduce a una capacidad calorífica prácticamente infinita, lo que explica que la fusión o la vaporización se produzcan a temperatura constante (cuando la presión se mantiene constante). Por eso necesitamos un término adicional llamado calor latente (independiente de la temperatura) que contrasta con el calor sensible (dependiente de la temperatura).
Encontrará una explicación detallada (modelos, diagramas y tablas) de esos fenómenos en Atkins, Physical Chemistry, capítulos 2-7.
