faserændringer

Faserændringer, eller faseovergange, betegner skift i et stofs tilstand som følge af ændringer i temperatur, tryk eller sammensætning. De mest almindelige faser er fast, flydende og gas, men materialer kan også have forskellige faste strukturer (allotropier) eller mere komplekse phase­områder. Faserændringer kan forekomme i enkeltstoffer og i blandinger og spil bestemmes af termodynamiske kræfter, der styrer stabilitet af faserne.

Overgange kan klassificeres ud fra termodynamiske egenskaber. Førsteordens faseovergange (som smeltning, kogning og sublimering) indebærer en latent varme og en pludselig ændring i egenskaber som volumen og entalpi. Andenordens faseovergange (som visse ferroelectric- eller metamorfe transitioner) sker uden latent varme og med mere gradvise ændringer i for eksempel varmekapacitet og tæthed. Nogle overgangsområder følger mere komplekse mønstre og kan påvirkes af tryk, sammensætning og eksterne felter.

Termodynamik i faseændringer illustreres ofte med et fase-diagram, hvor der afbildes hvilke faser der er stabile som funktion af temperatur og tryk. Grænserne mellem faserne kaldes overgangslinjer, og krydsetpunkter som kritiske punkter markerer særlige tilstande. Latent varme og ændringer i entalpi er centrale begreber ved førsteordens overgange, mens kritiske fænomener karakteriserer nogle andenordens overgange.

Kinetik spiller også en rolle: nucleation og vækst bestemmer, hvor hurtigt en ny fase dannes, og metastabile tilstande kan føre til superkøling eller superophedning. Faserændringer er vigtige i materialer, geologi, fødevareteknologi og mange teknologiske processer.