Faza (termodinamika)
<s>U fizičkim naukama, faza je skup stanja makroskopskih fizikalnih sistema koji imaju relativno unifoman hemijski sastav i fizičke osobine (npr. gustoću, kristalnu strukturu, indeks prelamanja, itd.).</s><s>U sistemu koji se sastoji od leda i vode u staklenoj tegli, kocke leda su jedna faza, voda je druga, a vlažni vazduh iznad vode je treća faza.</s><s>Staklo tegle je još jedna zasebna faza.</s>

<s>Termin faza se ponekad koristi kao sinonim za agregatno stanje materije, mada može da postoji nekoliko faza koje se ne mešaju, iako su u istom agregatnom stanju.</s><s>Isto tako, termin faza se ponekad koristi za označavanje skupa ravnotežnih stanja razdvojenih faznim granicama na faznom dijagramu izraženih u vidu promenljivih stanja, kao što su pritisak i temperatura.</s><s>Pošto se fazne granice odnose na promene u organizaciji materije, kao što su promene od tečnog do čvrstog stanja, ili na suptilnije promene jedne kristalne strukture u drugu, ovaj drugi vid primene je sličan primeni "faze" kao sinonima za stanje materije.</s>

<s>Tipovi faza</s>

<s>Različite faze sistema mogu se predstaviti korištenjem faznih dijagrama.</s><s>Ose dijagrama su relevantne termodinamičke promenljive.</s><s>Za jednostavne mehaničke sisteme, obično se koriste pritisak i temperatura.</s>

<s>Distinktne faze mogu da postoje unutar datog agregatnog stanja materije.</s><s>Kao što je prikazano na dijagramu leguraa gvožđa, postoji nekoliko faza u čvrstom i tečnom stanju.</s><s>Faze se isto tako mogu diferencirati po osnovi rastvorljivosti, ne polarne (hidrofilne) i nepolane (hidrofobne).</s><s>Smeša vode (polarne tečnosti) i ulja (nepolarne tečnosti) se spontano razdvaja u dve faze.</s><s>Voda ima veoma nisku rastvorljivost (nerastvorna je) u ulju, a ulje ima veoma nisku rastvorljivost u vodi.</s><s>Rastvorljivost je maksimalna količina rastvorka koji se može rastvoriti u rastvaraču pre nego što rastvora prestane da se rastvara i ostaje u zasebnoj fazi.</s><s>Smeša se može razdvojiti u više od dve faze.</s><s>Koncept separacije faza je primenljiv na čvrste materije, i.e., čvrste materije mogu da formiraju čvrste rastvore ili da kristalizuju u distinktne kristalne faze.</s><s>Metalni parovi koji su uzajamno rastvorni mogu da formiraju legure, dok metalni parivi koji su uzajamno nerastvorni ne mogu.</s>

<s>Postoje sistemi koji sadrže i do osam nemešljivih tečnih faza Uzajamno nemešljive tečne faze se formiraju od vode (vodene faze), hidrofobnih organskih rastvarača, perfluorougljenika (fluorne faze), silikona, nekoliko različitih metala, kao i rastopljenog fosfora.</s><s>Svi organski rastvarači se ne mešaju, e.g. smeša etilen glikola i toluena se može razdvojiti u dve zasebne organske faze.</s>

<s>Faze ne moraju da se spontano makroskopski razdvajaju.</s><s>Emulzije i koloidi su primeri nemešljivih faza parova kombinacija koji se fizički ne razdvajaju.</s>

<s>Fazna ravnoteža 
Kad su prepuštene uravnoteženju, mnoge kompozicije formiraju jednu uniformnu fazu.</s><s>S druge strane u zavisnosti od temperature i pritiska čak i pojedinačne supstance se mogu razdvojiti u dve ili više zasebnih faza.</s><s>Svaka faza ima uniformna svojstva, dok su svojstva različitih faza različita.</s>

<s>Voda u zatvorenoj posudi sa vazdušnim prostorom iznad nje formira dvofazni sistem.</s><s>Najveći deo vode je u tečnoj fazi, gde se održava putem uzajamnog privlačenja molekula vode.</s><s>Molekuli vode koji su u ravnoteži se konstantno kreću, i povremeno molekul tečne faze stekne dovoljnu kinetičku energiju da se odvoji od tečne faze i uđe u gasnu fazu.</s><s>Slično tome, s vremena na vreme molekul pare se sudari sa površinom tečnosti i kondenzuje se u tečnost.</s><s>U ravnoteži, procesi evaporacije i kondenzacije se međusobno balansiraju i nema neto promene zapremine bilo koje faze.</s>

<s>Na sobnoj temperaturi i pritisku, sud sa vodom dostiže ravnotežu kad vazduh nad vodom ima vlažnost od oko 3%.</s><s>Taj procenat se povećava sa povećanjem temperature.</s><s>Na 100 °C i atmosferskom pritisku, ravnoteža se ne dostiže dok vazduh ne sadži 100% vode.</s><s>Ako se tečnost zagreje malo preko 100 °C, prelaz iz tečnosti u gas se javlja ne samo na površini, nego u celoj zapremini tečnosti: voda ključa.</s>

<s>Broj faza</s>

<s>Za datu kompoziciju, samo pojedine faze su moguće na datoj temperaturi i pritisku.</s><s>Broj i tip faza koji će se formirati je teško predvideti i obično se eksperimentalno određuje.</s><s>Rezultati takvih eksperimenata se mogu prikazati u obliku faznih dijagrama.</s>

<s>Fazni dijagram koji je ovde prikazan je za jednokomponentni sistem.</s><s>U tom jednostavnom sistemu, moguće faze zavise samo od pritiska i temperature.</s><s>Oznake prikazuju tačke gde dve ili više faza mogu da istovremeno postoje u ravnoteži.</s><s>Na temperaturama i pritiscima koje su udaljene od oznaka, postoji samo jedna faza u ravnoteži.</s>

<s>U dijagramu, plava linija koja označava granicu između tečnosti i gasa se ne produžava neograničeno, nego se završava u tačci koja se naziva kritična tačka.</s><s>Kad temperatura i pritisak pristupaju kritičnoj tački, svojstva tečnosti i gasa postaju progresivno sve sličnija.</s><s>U kritičnoj tački, tečnost i gas se ne razlikuju.</s><s>Iznad kritične tačke, ne postoji više razlika imeđu tečne i gasovite faze: postoji samo generična tečna faza koja se naziva superkritični fluid.</s><s>U vodi, kritična tačka se javlja oko 647 K (374 °C ili 705 °F) i 22.064 MPa.</s>

<s>Neobično svojstvo vodeneg faznog dijagrama je da linija između čvrste i tečne faze (ilustrovano tačkastom zelenom linijom) ima negativni nagib.</s><s>Kod većine supstanci, nagib je pozitivan kao što je ilustrovano tamno zelenom linijom.</s><s>Ovo neobično svojstvo vode je povezano sa manjom gustinom leda od tečne vode.</s><s>Povećanje pritiska dovodi vodu u fazu veće gustine, što uzrokuje topljenje.</s>

<s>Još jedno interesantno, mada ne i neobično, svojstvo faznog dijagrama je tačka gde se linija čvrste i tečne faze sastaje sa linijom tečne i gasne faze.</s><s>Presek se naziva trojnom tačkom.</s><s>U njoj, sve tri faze koegzistiraju.</s>

<s>Eksperimentalno, fazne linije se relativno lako mapiraju usled nezavisnosti temperature i pritiska koji se razvija kad se formiraju višestruke faze.</s><s>Pogledajte Gibsovo fazno pravilo.</s><s>Razmotrimo test aparat koji se sastoji od zatvorenog i dobro izolovanog cilindra, na kome je prisutan piston.</s><s>Menjajući količinu vode i zagrevanja, sistem se može dovesti u bilo koju tačku u gasnom regionu faznog dijagrama.</s><s>Ako se piston polako snižava, sistem će pratiti krivu povećane temperature i pritiska unutar gasnog regiona faznog dijagrama.</s><s>U tački gde se gas počne kondenzovati u tečnost, smer krive temperature i pritiska se naglo menja da bi išao duž fazne linije dok se sva voda ne kondenzuje.</s>

<s>Vidite još 
 Kriva hlađenja
 Superhlađenje
 Superzagrijavanje
 Multifazna tečnost
 Superfluid</s>

<s>Reference</s>

<s>Literatura</s>

<s>Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т.</s><s>II.</s><s>Термодинамика и молекулярная физика. — 5 изд., испр.. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 544 с. — .</s>

<s>Vanjske veze</s>

<s>French physicists find a solution that reversibly solidifies with a rise in temperature – α-cyclodextrin, water, and 4-methylpyridine</s>

<s>Fundamentalni koncepti fizike
Hemijsko inženjerstvo</s>

