Transição de fase

Em termodinâmica, transição de fase ou mudança de fase é a transformação de um sistema termodinâmico de uma fase para outra. Uma característica distinguível de uma transição de fase é uma abrupta mudança em uma ou mais propriedades físicas, em particular a capacidade térmica, com uma pequena mudança em uma variável termodinâmica tal como a temperatura.

Comumente, o termo é mais usado para transcrever transições entre os estados físicos da matéria mais comuns, como sólido, líquido e gasoso, e em raros casos incluindo plasma.

Tipos de transição de fase

Exemplos de transições de fase incluem:

• As transições entre as fases sólida, líquida e gasosa de um único componente, devido aos efeitos de temperatura e/ou pressão:

	Para
De	Sólido	Líquido	Gás	Plasma
Sólido	Transformação Sólido-Sólido	Fusão	Sublimação	N/A
Líquido	Solidificação	N/A	Ebulição/Evaporação	N/A
Gás	Deposição	Condensação	N/A	Ionização
Plasma	N/A	N/A	Recombinação/Deionização	N/A

• (ver também pressão de vapor e diagrama de fase)

• Uma transformação eutética, na qual uma fase líquida única de dois componentes é esfriada e transforma-se em duas fases sólidas. O mesmo processo, mas iniciando com um sólido em vez de um líquido é chamada de transformação eutectóide.
• Uma transformação peritéctica, na qual uma fase sólida única de dois componentes é aquecida e tranforma-se em uma fase sólida e uma fase líquida.
• A decomposição espinodal, na qual uma única fase é esfriada e separa-se em duas diferentes composições da mesma fase.
• A transição entre as fases ferromagnética e paramagnética de materiais magnéticos no ponto de Curie.
• A transição entre estruturas magnéticas diferentemente ordenadas, comensurável ou incomensurável, tais como em um antimoneto de cério.
• A transformação martensítica a qual ocorre como uma das muitas transformações de fase em aço carbono e estabelecem-se como transformações de fase displacivas.
• Mudanças na estrutura cristalográfica tal como entre ferrita e austenita do ferro.
• Transições ordem-desordem tais como em alfa-aluminetos de titânio.
• O surgimento da supercondutividade em certos metais quando esfriados abaixo de uma temperatura crítica.
• A transição entre diferentes estruturas moleculares (polimorfas ou alotrópicas), especialmente de sólidos, tais como entre uma estrutura amorfa e uma estrutura cristalina ou entre duas diferentes estruturas cristalinas diferentes.
• Condensação quântica de fluidos de bósons, tais como a condensação de Bose-Einstein a transição superfluida em hélio líquido.
• A quebra de simetrias nas leis da física durante a história inicial do universo como sendo sua temperatura baixa.
• Transições de fase em problemas intratáveis de complexidade computacional tais como problemas NP-completo ou espaço P (SPACE). Por exemplo, tem sido noticiado em problemas k-SAT que a transição de resolvível para irresolvível exibe comportamento threshold dependendo da razão do número de cláusulas ao número de variáveis. Além disso, a quantidade do tempo computacional requerido para resolver o problema ou determinar que seja insolúvel aumenta drasticamente em torno do threshold. Esta linha de pesquisa provém principalmente da investigação de similaridades entre complexidade computacional e física estatística.

Transições de fase ocorrem quando a energia livre de um sistema é não-analítica para algumas escolhas de variáveis termodinâmicas - ver fases. Esta não-analiticidade geralmente ramifica-se das interações de um número extremamente grande de partículas num sistema, e não aparece em sistemas que são demasiado pequenos.

Para colocar simplesmente, um ponto de transição de fase (por exemplo, o ponto de ebulição para a água) as duas fases da água - líquido e vapor tem idênticas energias livres e consequentemente são igualmente prováveis que existam. Abaixo do ponto de ebulição, água líquida é o mais estável estado dos dois. No ponto de ebulição líquido e vapor são igualmente estáveis e acima do ponto de ebulição vapor é mais estável que o estado líquido da água.

Por vezes, é possível a mudança de estado de um sistema não-adiabaticamente de tal forma que ele possa ser levado de um ponto de transição de fase sem passar por uma fase de transição. O estado resultante é metaestável, i.e. não teoricamente estável, mas quase-estável. Ver superaquecimento, superesfriamento e supersaturação.