Faz değişimi veya faz geçişi; maddenin katı, sıvı, gaz halindeki ve bazen plazma halleri arasındaki değişikliktir. Maddenin halleri, parçacıkların organizasyonu ve enerjileri bakımından farklılık gösterir. Faz değişikliklerine neden olan ana faktörler sıcaklık ve basınçtaki değişikliklerdir. Sıvı ve gaz fazları arasındaki kaynama noktası gibi faz geçişlerinde maddenin iki hali aynı serbest enerjiye sahiptir ve eşit derecede bulunurlar.
Katılar, sıvılar ve gazlar arasında altı faz değişimi vardır. Plazma hali dahil edilirse, sekiz faz değişimi vardır. Yoğun madde fiziği veya metalürji alanları dahil edilirse daha farklı faz değişiklikleri vardır.
Faz Değişiklikleri
- Erime (Katı → Sıvı)
- Donma (Sıvı → Katı)
- Buharlaşma (Sıvı → Gaz)
- Yoğunlaşma (Gaz → Sıvı)
- Depozisyon (Gaz → Katı)
- Süblimleşme (Katı → Gaz)
- İyonlaşma (Gaz → Plazma)
- Deiyonizasyon (Plazma → Gaz)
ÖNEMLİ NOT: Faz değişikliklerini anlamak için bunları maddenin başlangıç durumuyla ilişkilendirilmelidir.
- Katı: Katı sıvıya dönüşebilir veya süblimleşerek gaza dönüşebilir.
- Sıvı: Sıvı donarak katıya dönüşebilir veya buharlaşarak gaza dönüşebilir.
- Gaz: Gaz katı hale dönüşebilir, sıvıya yoğunlaşabilir veya plazmaya iyonize olabilir.
- Plazma: Plazma bir gaz oluşturmak için deiyonize olabilir veya yeniden birleşebilir. Unutmayın, plazma bir gaz gibidir, ancak parçacıklar daha da ayrıdır ve iyonize olurlar.
Faz Değişikliği Örnekleri
- Erime: Katı buz, sıvı su içinde erir.
- Donma: Suyu dondurmak için sıvı buza dönüştürülür.
- Buharlaşma: Kolonyanın ciltten havaya buharlaşmasıdır.
- Yoğuşma: Havadaki su buharından çiy oluşumudur.
- Depozisyon: Kırağı, soğuk havalarda su buharı buz olarak biriktiğinde oluşan grimsi beyaz dondur. Gümüş ayna oluşturmak için gümüş buharının cam üzerine biriktirilmesidir.
- Süblimleşme: Kuru buz, katı karbondioksitten doğrudan karbondioksit gazına geçer. Soğuk ve rüzgarlı kış günlerinde buzdan doğrudan su buharı oluşur.
- İyonlaşma: Plazma topu oyuncağı içindeki soy gazlar bir elektrik yükü ile iyonize olur ve plazma haline gelir. Aurora, bir başka iyonizasyon örneğidir.
- Deiyonizasyon: Yıldırım bir plazma örneğidir. Bir yıldırım çarpmasının ardından, nitrojen iyonları birbirlerine yaklaşır ve N2 gazı olmak için yüklerini kaybeder.
Faz Değişim Sıcaklıkları
Bir maddenin donduğu sıcaklık donma noktası olarak, kaynadığı sıcaklık maddenin kaynama noktası, buharlaştığı sıcaklık buharlaşma noktası, erime sıcaklığı erime noktası olarak adlandırılır. Bu faz değişim sıcaklıkları fiziksel özelliklerdir, yani dikkate alınan maddenin kimliğine göre tanımlanırlar.
Suyun Donma ve Kaynama Noktası
| Sıcaklık Ölçeği | Donma noktası | Kaynama noktası |
| °F(Fahrenheit) | 32 °F | 212 °F |
| °C(Santigrat) | 0 °C | 100 °C |
| K(Kelvin) | 273,15 K | 373,15 K |
ÖNEMLİ NOT: Bir kimyasal madde bir halden diğerine dönüşürken o maddenin sıcaklığı değişmez. Yani faz değişikliği izotermal veya sabit sıcaklıkta gerçekleşir. Madde hal değiştirirken maddenin aynı anda iki hali birlikte bulunabilir. Bu duruma denge durumu denir.
Faz Değişiklikleri Neden Oluşur?
Çoğu faz değişikliği sistemin enerjisindeki bir değişiklik nedeniyle meydana gelir. Artan sıcaklık atomlara ve moleküllere daha fazla kinetik enerji vererek bağları koparmalarına veya daha da uzaklaşmalarına yardımcı olur. Benzer şekilde, sıcaklığın düşürülmesi de parçacıkları yavaşlatır ve sert bir yapı kazanmalarını kolaylaştırır. Artan basınç parçacıkları birbirine yaklaştırırken, basıncı düşürmek parçacıkların birbirlerinden uzaklaşmalarını sağlar. Belirli bir sıcaklık ve basınç varlığında bir maddenin katı mı, sıvı mı yoksa gaz mı olacağını tahmin etmek için bir faz diyagramı kullanmak gerekebilir. Maddenin plazma haline gelmesi için iyonize olması gerekir. Bu durumda iyonları oluşturmak için sıcaklık arttırabilir ancak basıncı azaltmak, kendiliğinden plazma oluşturmaz.
