Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.

Luku 6Faasien ja faasimuutostentermodynamiikkaa6.1 JohdantoaVaikka olemmekin jo sivunneet faaseja ja niiden tasapainoa “Pisaran tarina”- esimerkeissämme, palaamme nyt aiheeseen perusteellisemmin. Jos systeemikoostuu yhdestä homogeenisesta aineesta, sen sanotaan koostuvan yhdestäfaasista eli aineen olomuodosta. Esimerkiksi vesi voi olla höyryä, nestettätai kiinteää (eli jäätä). Aineen olomuotoa karakterisoi jokin termodynaaminenmuuttuja, tyypillisesti tiheys tai kemiallinen koostumus. Esimerkiksi kaasufaasion paljon harvempi kuin nestefaasi. Myös kiinteällä ja nestemäisellä faasillaon erilainen tiheys, ja sen lisäksi niillä on myös erilainen mikroskooppinen rakenne.Tietyissä olosuhteissa tasapainosysteemi voi koostua kahdesta tai useammastakeskenään tasapainossa olevasta faasista, jotka itsessään ovat homogeenisia.Tällaisia systeemejä kutsutaan heterogeenisiksi. Esimerkiksi, kun paine on1 atm ja lämpötila 0 ◦ C, nestevesi ja jää voivat esiintyä samassa tasapainosysteemissä.Tilamuuttujat määräävät tasapainosysteemin tilan. Tilamuuttujien muutoksetvoivat aiheuttaa poikkeaman tasapainosta ja aineen siirtymisen faasistatoiseen eli faasitransition (olomuodonmuutoksen). Faasimuutos ei kuitenkaantapahdu välttämättä heti, vaan aine saattaa joutua hyvinkin pitkäaikaiseen metastabiiliintilaan, jossa faasimuutos on mahdollinen, mutta tapahtuu vasta, jossysteemin jonkin tilamuuttujan paikallinen fluktuaatio on riittävän suuri. Sensijaan, jos aine on epästabiili, pienikin häiriö saa aikaan faasimuutoksen. Tässäkappaleessa tarkastellaan faasien tasapainoa ja stabiilisuutta sekä faasitransitioihinliittyviä ilmiöitä yksinkertaisissa PTV-systeemeissä.