toestandsverandering

Toestandsverandering is de overgang van een stof van de ene thermodynamische toestand naar de andere. De belangrijkste toestanden zijn vast, vloeistof en gas; onder extreme omstandigheden komen ook plasma en andere fasen voor. Overgangen ontstaan door veranderingen in temperatuur en/of druk en treden op bij specifieke grenswaarden, zoals het smeltpunt (vast naar vloeistof) en het kookpunt (vloeistof naar gas).

Tijdens veel toestandsveranderingen gaat warmte in of uit de stof zonder directe verandering van de temperatuur. Dit heet latent warmte. De aard van de transitie bepaalt of er wel of geen latent warmte betrokken is. Bij eerste orde overgangen (zoals smelten, verdampen, condenseren) is doorgaans duidelijke warmte-uitwisseling; bij sommige tweede orde overgangen (zoals bepaalde magnetische of kristallografische veranderingen) treedt de verandering geleidelijk op en is latent warmte minder uitgesproken.

Voorkomende voorbeelden: water smelt bij 0°C en kookt bij 100°C bij een druk van 1 atmosferische druk; het kookpunt en smeltpunt veranderen met de druk. De latent warmte van fusie is circa 333 kJ/kg en die van verdamping circa 2260 kJ/kg. Andere systemen tonen faseovergangen onder hoge druk of bij lage temperaturen, zoals metalen of magnetische materialen.

Toestandsveranderingen spelen een cruciale rol in meteorologie, chemische techniek, materialenwetenschap en geologie, en zijn van belang bij verwarmings- en koelprocessen, ontwerp van materialen en de studie van klimaatsystemen.