fázisváltozásokat

A fázisváltozások olyan folyamatok, amelyek során egy anyag vagy rendszer makroszkopikus állapota megváltozik. A leggyakoribb példák a halmazállapot-változások: szilárd, folyékony és gáz között. Ezek a változások gyakran külső paraméterek megváltoztatásához kötöttek, például hőmérséklet vagy nyomás változtatásához, és energiaátadással vagy -felvétellel járhatnak.

Osztályozásuk leggyakoribb módja az elsőrendű (diszkrét) és a másodrendű (folyamatos) átmenet. Az elsőrendű átmenetnél a rendszer entalpiája, entrópiája és térfogata ugrik, és gyakran latens hő szabadul fel vagy nyelődik el; a fázishatáron két fázis jelen lehet együtt. A másodrendű átmenetnél az order-paraméter folyamatosan változik, nincs latens hő, és a kritikus pont közelében a fizikai tulajdonságok erősen változnak (például a hőkapacitás divergens lehet). Léteznek továbbá többfokozatú vagy kritikus pontokra utaló átmenetek is.

Mechanizmusukhoz tartozik a Gibbs-szabadenergia minimizálása a külső feltételek között, és a fázishatáron a különböző fázisok szabadenergia-egyenlősége. A fázishatár nyomás–hőmérséklet viszonyát gyakran a Clapeyron-egyenlet írja le. Elsőrendű átmeneteknél latent hő szabadul fel vagy nyelődik el, és nucleációval indul a fázis növekedése. Másodrendű átmeneteknél a rendezettség fokozatos felépítésével jár a folyamat.

Példák: víz olvadása jégről folyadékra, forrása vagy szublimációja; szilárd anyagok között kristályos formák közötti átmenetek; mágneses átmenetek ferromágneses és paramágneses állapot között; kvantumfázisátmenetek, mint a szupervezetés vagy Bose–Einstein kondenzáció. Fázisváltozások alapvetően meghatározzák az anyagok tulajdonságait és technológiai alkalmazásaikat.