fasenwisselingen

Fasenwisselingen, ook wel faseovergangen genoemd, zijn fysieke processen waarbij een stof van de ene aggregatietoestand naar een andere verandert door veranderingen in temperatuur en/of druk. De belangrijkste fasen zijn vast, vloeibaar en gas. Bij de meeste eerste-orde fasenwisselingen blijft de temperatuur gedurende de overgang vrijwel constant bij een gegeven druk, terwijl er latente warmte wordt opgenomen of vrijgegeven. Tweede-orde fasenwisselingen gaan gepaard met veranderingen in eigenschappen zonder grote latente warmte en verlopen doorgaans continu.

De belangrijkste typen fasenwisselingen zijn:

- Smelten: vast naar vloeibaar.

- Stollen: vloeibaar naar vast.

- Verdampen: vloeibaar naar gas.

- Condensatie: gas naar vloeistof.

- Sublimeren: vast naar gas.

- Desublimeren: gas naar vast.

Kernconcepten bij fasenwisselingen zijn onder meer latente warmte (de hoeveelheid energie die nodig is voor een faseverandering bij constante temperatuur), en de enthalpie van fusie en damp-vorming. Faseveranderingen hangen af van temperatuur en druk, zoals weergegeven in fasendiagrammen. Voor water verloopt de vast-vloeibaar grens bij onderdruk een andere richting dan bij hogere druk; het waterdamp-systeem heeft bovendien een triplepunt waarbij drie fasen tegelijk in evenwicht zijn, en een kritiek punt waar de grens tussen vloeibaar en gas verdwijnt.

Nucleatie bepaalt hoe snel een overgang plaatsvindt en kan homogeen of heterogeen zijn. Fasenwisselingen komen veel voor in natuur en technologie: van ijsvorming en neerslag tot smelten van metalen, verdamping van vloeistoffen, en cryotechnologie. Ze vormen de basis van klimaatgeologie, bevriezingprocessen, en diverse industriële processen zoals koeling, distillatie en materiaalbehandeling.