Flüssigkeitsphasen

Flüssigkeitsphase bezeichnet in der Thermodynamik einen Zustand der Materie, in dem Teilchen eine fließende Anordnung mit definiertem Volumen besitzen. Flüssigkeiten passen sich der Form ihres Behälters an, behalten aber ihre Dichte bei. In Reinstoffen liegt die Flüssigkeitsphase zwischen der festen und der gasförmigen Phase; durch Temperatur- und Druckänderungen kann sie in andere Phasen übergehen. In Mehrkomponentensystemen können sich auch mehrere Flüssigphasen bilden, wenn Substanzen nur teilweise mischbar sind.

Wichtige Eigenschaften der Flüssigkeitsphase sind Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung und Wärmekapazität. Im Gleichgewicht zwischen Phasen haben alle Phasen dieselben chemischen Potenziale; Grenzflächen zeigen Oberflächenspannung. Flüssigkeiten gelten oft als nahezu inkompressibel, ihr Verhalten ändert sich jedoch mit Druck und Temperatur.

Typische Phasenübergänge sind Schmelzen und Erstarren sowie Verdampfen und Kondensation. Der kritische Punkt markiert Temperatur und Druck, bei dem flüssig und gasförmig nicht mehr klar voneinander zu unterscheiden sind; jenseits davon spricht man von einem superkritischen Fluid. Kinetische Prozesse wie Nukleation beeinflussen, wie schnell Phasenwechsel stattfinden.

Phasendiagramme in P–T- oder T–x-D Diagrammen zeigen Koexistenzlinien, Tripelpunkt und kritischen Punkt. In Mehrkomponentensystemen kann eine oder können mehrere Flüssigphasen stabil sein; das Verhältnis der Phaseninhalte folgt dem Phasen-Gleichgewicht bzw. der Hebelregel. Flüssigkeitsphasen spielen eine zentrale Rolle in Chemie, Verfahrenstechnik, Materialwissenschaft und Biologie.