fázisátalakulás
(fázisátmenet, Ehrenfest-osztályozás, elsőrendű fázisátmenet, másodrendű fázisátmenet, kritikus méretű mag, homogén magképződés, heterogén magképződés, megoszlási tényező)
Olyan
folyamat, amelyben a (kémiai összetételében
nem változó) anyag egyik fázisból
a másikba megy át. Változást okoz a rendszert jellemző tulajdonságban.
Ilyen fázisátalakulás a szilárdból
folyékony fázisba
történő átmenet (olvadás), a folyadékból
légnemű fázisba
történő átalakulás (párolgás) (a
képen), a kristályosodás, a szupravezető
és normál vezető közötti átmenet, a
paramágnesből a ferromágnesbe
történő átmenet, stb.
Fázisátmenet történhet olyan változókat megváltoztatva, mint a hőmérséklet vagy a nyomás.
A fázisátmenetek osztályozhatók a rendjük alapján (Ehrenfest-osztályozás)
termodinamikai tulajdonságaikkal kifejezve:
- elsőrendű fázisátmenet / nem nulla látens
hő esetén, a kémiai
potenciál első deriváltja diszkontinuus, a fázisátmenet hőmérsékletén
az entalpia, az entrópia
és a térfogat változása nullától eltérő
érték. (Például az olvadás és a forrás)
- másodrendű fázisátmenet / ha a látens
hő nulla, a kémiai
potenciál első deriváltja folyamatos, de a második derivált nem. Nincs ugrásszerű
változás az entalpia, az entrópia
és a térfogat értékeiben a fázisátmenet
hőmérsékletén. (Például a ferromágnesesség
átmenetei és az ötvözetekben a rendezettség-rendezetlenség
átmenetek.)
Az új fázis legkisebb, növekedésképes térfogatát kritikus méretű magnak
nevezik.
Amikor az új fázis magjai az eredeti fázis bármely pontján egyforma valószínűséggel
keletkezhetnek, homogén magképződés történik.
Amikor az új fázis magjai az eredeti fázis kitüntetett tartományaiban keletkeznek,
heterogén magképződésnek nevezik:
A dermedéskor az egyensúlyt tartó szilárd és folyadékfázis koncentrációinak
hányadosát megoszlási tényezőnek nevezik.
A fázisátmenet leírására alkalmazott bizonyos modellek, különösen az
alacsony dimenziójú rendszerek esetén megközelítik az egzakt matematikai megoldásokat.
Az átmenet vizsgálatára alkalmazott technikák közé tartozhat az egyetemesség,
amely szerint a nagyon különböző fizikai
rendszerek azonos módon viselkednek a fázisátmenet közelében.
(Lásd még a nukleációt.)