Fase (stof)

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Disambig bordered fade.svg For alternative betydninger, se Fase.

I fysikvidenskaberne er en fase eller stoffase tilstanden af det makroskopiske fysiske system, som har nogenlunde ens kemisk sammensætning og fysiske egenskaber (f.eks. massefylde, krystalstruktur, brydningsindeks...). De kendteste faseeksempler (tidligere tilstandsformer) er:

Mindre kendte faser omfatter magnetiske stoffers paramagnetiske og ferromagnetiske faser.

Her er en liste af nogle videnskabeligt anerkendte stoffaser:

Her udover spekuleres der i yderligere tilstandsformer/faser:

Definition[redigér | redigér wikikode]

Selvom faser er begrebsmæssigt simple, er de svære at definere præcist. En god definition af et systems fase, er et område i parameterrummet af systemets termodynamiske variable, hvor den "frie" energi opfører sig matematisk analytisk.

Det kan også udtrykkes ved, at 2 forskellige tilstande af et system er samme fase, hvis de kan afbildes til hinanden uden hop eller knæk i enhver af deres termodynamiske egenskaber.

Når et system går fra en fase til en anden, vil der generelt være et hop eller knæk, hvor den frie energi er ikke-analytisk. Dette benævnes en faseovergang, faseskift. Almindelige kendte faseovergange er smeltning (fast til flydende) og fortætning (kondensation, gas til flydende). Grundet denne ikke-analytiske, vil den frie energi på begge sider af faseskiftet være 2 forskellige analytiske funktioner, så en eller flere termodynamiske egenskaber vil opføre sig meget anderledes efter faseskiftet.

Den mest undersøgte termodynamiske egenskab er varmekapacitet. Ved et faseskift vil varmekapacitetsgrafen enten gå mod uendelig, hoppe til en anden værdi eller knække (en af funktionens afledede vil være diskontinuert).

Heat-capacity-transition.png
Mulige varmekapacitetsgrafer (C) som funktion af temperaturen (T) ved et faseskift.

Fasediagram[redigér | redigér wikikode]

Et systems forskellige faser kan repræsenteres med et fasediagram. Diagrammets akser er de relevante termodynamiske variable. For simple mekaniske systemer anvendes hovedsageligt tryk og temperatur. Den følgende figur viser et fasediagram for et typisk stof som udviser en fast-, flydende- og gas-fase.

Anvendelse[redigér | redigér wikikode]

En kendt formel, idealgasligningen, som gælder for en afspærret mængde af en ideel gas og tilnærmelsesvis også for molekylære gasser er:

P * V = n * R * T

Formlen gælder netop kun når stoffet er på gasform. Hvis noget af stoffet fortættes eller sublimerer, så gælder formlen ikke. Så længe formlens variable er strengt matematisk positive er formlen analytisk, lige meget hvilken variabel der isoleres.

Kilder/referencer[redigér | redigér wikikode]

  1. 2 September 2004, physicsweb: Evidence for supersolid is firmed up
  2. 2005-05-18, sciencedaily: Supersolids -- Can Atoms Unify And Flow Without Resistance? Citat: "...Chan points out, the behavior of any atom can be described both as a particle and as a wave-packet...When the supercooled helium atoms expanded out into one another, he continues, they lost their individuality and became one giant atom..."
  3. 2004-01-15, ScienceDaily: Probable Discovery Of A New, Supersolid, Phase Of Matter Citat: "...We apparently have observed, for the first time, a solid material with the characteristics of a superfluid...but because all its particles are in the identical quantum state, it remains a solid even though its component particles are continually flowing..."
  4. 2 September 2004, physicsweb: Evidence for supersolid is firmed up Citat: "...However, many of the details of the experiment are not yet understood. In an accompanying article Tony Leggett of the University of Illinois in Urbana writes that the experiment "will force theorists to revise dramatically the generally accepted picture of crystalline solid helium-4."..."
  5. 14 January 2004, physicsweb: Supersolid is seen in the lab Citat: "...Eun-Seong Kim and Moses Chan of Pennsylvania State University say their supersolid behaves like a superfluid – a liquid that flows without resistance – but has all the characteristics of a crystalline solid (E Kim and M H W Chan 2004 Nature 427 225)..."
  6. 29 January, 2004, BBC News: New form of matter created in lab Citat: "...The new matter is the sixth known form of matter after solids, liquids, gasses, plasma and a Bose-Einstein condensate..."
  7. 2004-01-29, Sciencedaily: NIST/University Of Colorado Scientists Create New Form Of Matter: A Fermionic Condensate
  8. Number 671 #1, January 30, 2004, AIP: Halfway Across the BEC-BCS Prairie Citat: "...describes the new NIST state as "a dramatic new sort of fermionic condensate, basically Cooper pairing in the strong-field limit."..."
  9. May 18, 2007, Science Daily: Scientists test new form of matterCitat: "...In the new state of matter -- called a polariton superfluid -- the wave behavior leads to a pure light beam similar to that from a laser but is much more energy efficient...He said it may be demonstrated at room temperature in the near future...."
  10. Science Daily, 2003-10-10: Metallic Phase For Bosons Implies New State Of Matter
  11. 11,0 11,1 Ing.dk: Ny form for materiale fundet i universet Citat: "...Astronomerne tror, at det måske skyldes, at disse stjerner er sammensat af rene kvark-partikler, eller at de indeholder krystaller fra sub-nukleare partikler..."

Se også[redigér | redigér wikikode]

Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons har medier relateret til:
Commons-logo.svg
Wikimedia Commons har medier relateret til: