faseovergang

Innhold

faseomvandling, fasetransformasjon, det at en fase (vanligvis i kondensert tilstand) undergår en vesentlig forandring under påvirkning av trykk, temperatur, magnetisk felt, elektrisk felt, osv.

Klassifisering

Faseomvandlinger klassifiseres etter to skjemaer: Burgers skjema som angir hvilke type endringer som skjer i selve krystallstrukturen, og det termodynamiske skjema som angir typen endring i størrelser som volum, entropi, termisk utvidelse, kompressibilitet og varmekapasitet.

Faseovergangen mellom de to allotrope former av karbon, grafitt og diamant, innebærer fullstendig endring av atomarrangementet. Etter Burgers skjema betegnes dette som en rekonstruktiv overgang. Termodynamisk sett er dette en første ordens faseomvandling med diskontinuerlig endring i volum og entropi. Smelting av et fast stoff er likeledes et eksempel på en første ordens faseovergang, mens f.eks. uordning av de magnetiske momenter i en ferromagnet ved oppvarming oftest er en annen ordens faseovergang ifølge den termodynamiske klassifisering.

En annen type faseovergang, som er spesielt viktig innen metallurgi, er martensittisk overgang.

Konsekvens

Ved faseomvandlinger vil ofte fysikalske egenskaper for materialer endres betydelig. F.eks. vil permanente magneter opphøre å virke som magneter ved temperaturer over faseovergangen til paramagnetisk tilstand. Et eksempel med mulige historiske aspekter er faseovergangen mellom α- og β-tinn (Sb) ved 13 °C, som imidlertid av kinetiske årsaker først skjer raskt rundt –50 °C. Det er blitt hevdet at Napoleons tilbaketog under krigen mot Russland vinteren 1812 ble vanskeliggjort ved sammenbrudd i utstyr laget i tinn. Under spesielt kalde forhold vil komponenter av tinn gjennomløpe faseomvandling fra den metalliske, duktile β-formen til den halvledende, sprø α-formen. Overgangen β→α er forbundet med stor volumutvidelse (27 %), noe som får tinnet til å ese ut og sprekke opp (tinnpest), med konsekvens at mekanisk styrke fullstendig ødelegges.