Faasimuutos
Wikipedia
Faasimuutos eli faasitransitio on epäjatkuvuuskohta aineen käyttäytymistä kuvaavissa yhtälöissä. Faasimuutoksia ovat mm. olomuodon muutokset, aineen liukeneminen ja eräät muut tapahtumat.
Termodynamiikassa faasimuutokseen liittyy aina yhden tai useamman fysikaalisen suureen äkillinen muutos pienen lämpötilan muutoksen seurauksena. Erityisesti lämpökapasiteetti on tällainen muuttuva suure. Faasimuutos on aina reversiibeli, eli muutos voi tapahtua kumpaan suuntaan tahansa ja aine voi palautua alkuperäiseen olomuotoonsa. Yleensä faasimuutoksella tarkoitetaan muutosta kiinteän, nesteen, ja kaasumaisen olomuodon välillä.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Faasimuutoksia
- Kiinteästä nesteeksi: sulaminen
- Nesteestä kiinteäksi: jähmettyminen
- Nesteestä kaasuksi: höyrystyminen
- Kaasusta nesteeksi: tiivistyminen
- Kiinteästä kaasuksi: sublimoituminen
- Kaasusta kiinteäksi: härmistyminen
- Lasimuutos
- Ferromagneettisen materiaalin muuttuminen paramagneettiseksi Curien lämpötilassa
- Suprajohtavuuden ilmeneminen tietyissä materiaaleissa tietyn lämpötilan alapuolella
- Kvanttikondensaatin muodostuminen bosoneista, esimerkiksi Bosen–Einsteinin kondensaatin muodostuminen nestemäisessä heliumissa.
Joskus on mahdollista muuttaa lämpötilaa niin nopeasti, että faasimuutos ei pääse käynnistymään. Täten saadaan aikaan esimerkiksi alijäähtynyttä vettä. Tällöin vesi on nestemäisessä olomuodossa, vaikka lämpötila on alle sen sulamispisteen. Tällainen faasi on metastabiili ja faasimuutos saattaa käynnistyä yllättäen.
[muokkaa] Käytännön esimerkki ensimmäisen kertaluvun faasimuutoksesta
Jääpala on kattilassa, jota lämmitetään liedellä.
- Jääpalan lämpötila nousee, kunnes saavuttaa lämpötilan 0 °C ja osa jääpalasta sulaa.
- Veden lämpötila on 0 °C niin kauan kuin sulamatonta jäätä on jäljellä. Liedestä siirtyvä energia kuluu jään sulamiseen.
- Kun jääpala on täysin sulanut, liedestä vapautuva energia lämmittää vettä, kunnes veden lämpötila saavuttaa 100 °C, jolloin vesi alkaa höyrystyä.
- Veden lämpötila pysyy sadassa asteessa, liedestä siirtyvä energia kuluu veden höyrystymiseen.
[muokkaa] Faasimuutoksen käyttöjä teknologiassa
- Metallivalu, teräksen karkaisu
- Jääkaappi
- Ilmastointilaite
- Lämpöpumppu
[muokkaa] Faasimuutos fiktiivisessä kirjallisuudessa
Kurt Vonnegutin romaanissa Kissan kehto veden faasimuutos on keskeinen teema. Elämä maapallolla mullistuu, kun tieteilijä kehittää veden faasin, joka jäätyy lämpötilassa +45,8 °C.
