Fasetransisjoner

Fasetransisjoner er overganger mellom ulike faser av materie eller mellom ulike fysiske tilstander i et system når eksterne betingelser som temperatur, trykk eller felt endres. Vanlige faser er fast, væske og gass, men overganger mellom mer spesialiserte tilstander kan også forekomme, for eksempel magnetiske eller elektroniske faser. Overgangen innebærer vanligvis en endring i symmetri eller i et ordensparameter, og skjer når fri energi til en ny fasen blir lavere enn i den eksisterende fasen.

Førsteordens fasetransisjon kjennetegnes ved en plutselig, diskontinuerlig endring i en eller flere termodynamiske størrelser, ofte ledsaget av latent varme og endringer i tetthet og volum. Overgangen skjer ved et gitt trykk og temperatur og kjennetegnes av hysterese og av dannelse av to faser ved grenseområdet; nukleasjon og vekst er vanlige mekanismer.

Kontinuerlige (andreordens) fasetransisjoner er kjennetegnet ved at ordensparameteren endrer seg kontinuerlig og ingen latent varme forekommer. I nærheten av kritiske punkter divergerer visse egenskaper som spesifikk varme og korrelasjonslengde, og responsfunksjonene viser universell oppførsel beskrevet av kritiske eksponenter og universelle klassifiseringer.

Eksempler inkluderer smelting og frysing av vann ved 0 °C og vann-damp overgang ved 100 °C under normalt trykk; magnetiske transisjoner i ferromagneter nær romtemperatur; og kvantefaseoverganger ved svært lave temperaturer i visse materialer. Studier av fasetransisjoner bruker teknikker som kalorimetri, røntgendiffraksjon og andre strukturanalyser.