Temperaturphasen

Temperaturphasen bezeichnet in der Thermodynamik die Zustandsformen, in die ein Stoff bei bestimmten Temperaturen (und Druck) übergeht. Die grundlegendsten Phasen sind fest, flüssig und gasförmig. Bei hohen Temperaturen oder tiefem Druck kann auch Plasma auftreten.

Die Übergänge zwischen den Phasen werden als Phasenübergänge bezeichnet, typischerweise ausgelöst durch Wärmezufuhr oder Druckänderung. Wichtige Phasenübergänge sind der Schmelzpunkt, an dem fest in flüssig übergeht; der Siedepunkt, an dem flüssig in gasförmig übergeht; sowie der Sublimationspunkt, an dem fest direkt in gasförmig übergeht. Die zugehörigen latenten Wärmen (Schmelzwärme, Verdampfungswärme) beschreiben, wie viel Wärme bei konstantem Temperaturniveau aufgenommen oder abgegeben wird.

Phasendiagramme veranschaulichen, in welchem Zustand ein Stoff bei gegebenem Druck und Temperatur existiert. Typische Merkmale sind der Tripelpunkt (wo drei Phasen gleichzeitig im Gleichgewicht sind) und der kritische Punkt (Ende der Phasengrenze zwischen flüssig und gasförmig).

In Feststoffen kann es zusätzlich zu festen Kristallformen (Polymorphie) kommen, deren Stabilität von Temperatur und Druck abhängt.

Beispiele: Wasser besitzt bei Normaldruck klare Phasenübergänge: fest bei T unter 0 °C, flüssig zwischen 0 und 100 °C, gasförmig darüber. Viele Substanzen zeigen ähnliche Übergänge, wobei der Druck entscheidend mitwirkt. In der Wissenschaft werden Temperaturphasen genutzt, um Materialien zu stabilisieren, Prozesse zu steuern und Eigenschaften wie Festigkeit, Leitfähigkeit oder Transparenz zu verstehen.