Phasenübergang - Definition
Phasenübergang - Definition
Ein Phasenübergang ist ein physikalischer Prozess, bei dem ein Stoff von einer Phase seines Aggregatzustands in eine andere übergeht, wobei sich seine strukturellen, energetischen und oft auch makroskopischen Eigenschaften ändern, ohne dass sich seine chemische Zusammensetzung ändert. Zu den typischen Phasenumwandlungen gehören Übergänge zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Zuständen, wie Schmelzen, Erstarren, Verdampfen, Kondensation und Sublimation und Resublimation.
Auf mikroskopischer Ebene geht es bei der Phasenumwandlung um Änderungen der Anordnung von Molekülen, Atomen oder Ionen in einem Stoff, die zu einer Neuordnung der zwischenmolekularen Kräfte und einer Änderung von Systemparametern wie Dichte, Viskosität, thermische oder elektrische Leitfähigkeit führen. Dieser Prozess steht in engem Zusammenhang mit dem Austausch von Energie in Form von Phasenumwandlungswärme, der bei klassischen Umwandlungen der ersten Art bei konstanter Temperatur stattfindet.
In der Thermodynamik werden Phasenumwandlungen durch Zustandsfunktionen wie freie Energie, Entropie oder Enthalpie beschrieben, und ihr Verlauf wird durch Phasendiagramme dargestellt. In vielen technischen Anwendungen, wie der Metallurgie, der Kryotechnik, der Werkstofftechnik oder der chemischen Verfahrenstechnik, lassen sich durch die Steuerung von Phasenumwandlungen die mechanischen, elektrischen und optischen Eigenschaften von Werkstoffen beeinflussen.
Phasenumwandlungen können auch in komplexeren Systemen auftreten, die Änderungen der Kristallstruktur (allotrope Umwandlungen), supraleitende Übergänge, Änderungen der magnetischen Zustände oder Umwandlungen in Systemen aus weicher Materie wie Kolloiden und Polymeren umfassen. In solchen Fällen erfordert die Beschreibung die Anwendung der Werkzeuge der statistischen Physik und der Theorie komplexer Systeme.
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