faasimuutoksina

Faasimuutoksina on suomenkielinen termi, jota käytetään fysiikassa, kemiassa ja materiaalitutkimuksessa kuvaamaan ilmiöitä, joita tapahtuu, kun järjestelmä siirtyy faasista toiseen. Tällaisia muutoksia voivat olla kiinteästä aineesta nesteeseen tai nesteestä kaasuun siirtymät sekä erilaisten kiderakenteiden tai elektronisten tilojen muutokset. Faasimuutoksina viittaa siihen, miten materiaalin ominaisuudet ja termodynaamiset suureet muuttuvat siirtymän aikana ja miten järjestysparametri asettuu uuden faasin tilaan.

Faasimuutokset jaotellaan usein niiden termodynaamisen luonteen mukaan. Ensimmäisen asteen faasimuutoksessa tapahtuu epäjatkoinen tilamuutos, esimerkiksi tiheyden tai tilavuuden muutos, ja siihen liittyy piilevän lämmön vapautuminen tai sitoutuminen. Toisen asteen (jatkuvan) faasimuutoksen yhteydessä lämpöä ei välttämättä siirry piilevästi, mutta vastefunktiot voivat lähestyä kriittisiä arvoja ja järjestysparametri voi kasvaa tai pienentyä jatkuvasti. Oikeissa järjestelmissä esiintyy usein metastabiilisuutta, hysteresejä sekä polymorfiaa tai allotropiaa.

Esimerkkejä faasimuutoksista ovat jään sulaminen, veden kiehuminen ja sublimaatio, sekä kiinteän aineen kristallisen rakenteen muutos, kuten allotropia ja polymorfia. Materiaalitutkimuksessa faasimuutokset selittävät rakennemuutoksia, magneettisia tilamuutoksia sekä joitakin superjohtavuuden kaltaisia ilmiöitä. Faasimuutoksista puhuttaessa käytetään usein faasidiagrammeja ja termodynaamisia potentiaaleja, kuten Gibbsin vapaan energian käyriä, joilla ennustetaan faasien alueet ja siirtymän kriteerit. Havainnot liittyvät piilevään lämpöön, tilavuuden muutoksiin sekä diffraktiomittauksiin rakenteen seuraamiseksi.