Fasgränsen

Fasgränsen är den gräns i ett termodynamiskt system där två faser kan existera i jämvikt. Den uppträder i ett fasdiagram som visar vilka faser som är stabila vid olika temperaturer, tryck och sammansättning. Längs fasgränsen är de inblandade faserna i termodynamisk jämvikt, vilket innebär att deras kemiska potentialer (Gibbs fria energi per komponent) är lika. Varje fasgräns anger hur temperatur, tryck eller sammansättning måste förändras för att övergå från en fas till en annan och hur dessa övergångar ser ut i olika materialsystem.

Fasgränser följer grundläggande termodynamik och kan beskrivas med Clapeyrons ekvation, som anger hur trycket förändras med avseende på temperatur längs gränsen (dP/dT = ΔS/ΔV). Detta samband speglar skillnaderna i entalpi och volym mellan faserna som är i jämvikt. Fasgränsen kan vara mellan fast och flytande fas (till exempel is–vatten), mellan två vätskor eller mellan två fasta kristallfaser i ett mineral- eller metallsystem. I ett visst material kan flera fasgränser existera samtidigt, och deras interaktion formar fasdiagramets egenskaper.

Ett viktigt begrepp är triplepunkt, där tre faser möts i jämvikt och där de sammanstrålande fasgränserna korsas. Fasgränser spelar en central roll inom geologi, metallurgi, kemi och materialvetenskap eftersom de styr hur material uppför sig under förändrade förhållanden och hur strukturer bildas vid avkylning, upphettning eller tryckändringar.