Phasen

Die gasförmige Luft, das flüssige Wasser, die festen Gebäude: alle Substanzen haben unterschiedliche Eigenschaften. Doch verschiedene chemische Stoffe haben oftmals auch ähnliche Eigenschaften. So haben zum Beispiel alle Festkörper einen kristallinen Aufbau und alle Gase können jedes beliebige Volumen ausfüllen. Allgemein wird ein homogener, d.h. gleichartiger, Teil eines thermodynamischen Systems als Phase bezeichnet. Die verschiedenen Phasen werden durch unterschiedliche Eigenschaften charakterisiert: Dichte, chemische Zusammensetzung, Ordnung, Leitfähigkeit und viele mehr.
Die wichtigsten Phasen sind die Aggregatzustände: fest, flüssig und gasförmig. Durch die Veränderung von äußeren Parametern, wie zum Beispiel Temperatur, Druck oder ein äußeres Magnetfeld, kann ein Übergang zwischen den Phasen herbeigeführt werden. Die bekanntesten Phasenübergänge sind (in Klammer jeweils die Umkehrung) fest-flüssig, das Schmelzen (Erstarren), und flüssig-gasförmig, das Sieden (Kondensieren), und fest-gasförmig, die Sublimation (Resublimation). Es existieren aber noch viele andere Phasen: Plasma (wie die Sonne oder aber auch eine Kerzenflamme), Supraleitung, andere Kristallstruktur (so bestehen Graphit und Diamanten beide aus 100 % Kohlestoff) oder das Bose-Einstein-Kondensat als makroskopischen Quantenzustand. Allein von Wasser sind sechs verschiedene Sorten von Eis bekannt.
Eine übersichtliche Darstellung aller möglichen Phasen eines Stoffes bietet das Phasendiagramm. Das ist ein Temperatur-Druck-Diagramm, in dem die Grenzlinien der einzelnen Phasen eingezeichnet sind. Aber auch Darstellungen bezüglich anderer äußerer Parameter sind möglich (Entropie, Magnetfeld, ...). Aus der Darstellung wird auch die Bedeutung der besonderen Punkte klar: Am Trippelpunkt befinden sich drei Phasen im Gleichgewicht und über dem kritischen Punkt kann nicht mehr zwischen flüssig und gasförmig unterschieden werden.
Beim Studium der Technischen Physik wird öfter auf dieses Thema eingegangen: In den Grundlagenvorlesungen im Rahmen der Thermodynamik, später in der Statistischen Mechanik und in Spezialvorlesungen.

Quellen: Bild: Ein Phasendiagramm: URL: www.de.wikipedia.org/wiki/Bild:Phasendiagramme.png
Links: URL: Vorlesung Phasenübergänge und kritische Phänomene:
http://tuwis.tuwien.ac.at/zope/_ZopeId/70877107A2yeabHEdnc/tpp/lv/lva_html?num=132968&sem=2007S