25.11.2017

Physik am Samstag

Phasenübergänge – Ordnungsprinzipien der Natur

10:00 - 12:30 Uhr
Physik-Hörsaal, Trefftz-Bau

Unter einer Phase versteht man einen Bereich des Raums, in dem bestimmte Eigenschaften einheitlich und konstant sind und der gegebenenfalls durch scharfe Grenzflächen von anderen Bereichen des Raums abgegrenzt ist. Einfache Beispiele sind Gasblasen in einer siedenden Flüssigkeit (s. Bild) oder einzelne Kristallite in einem Eisblock, die sich durch ihre Kristallstruktur und räumliche Orientierung voneinander unterscheiden. In dem Vortrag soll es um Übergänge zwischen verschiedenen Phasen gehen, die durch äußere Parameter wie Temperatur oder Druck verursacht werden. Wir beginnen mit Änderungen des Aggregatzustandes – fest, flüssig, gasförmig – und lernen an diesem Beispiel, ein Phasendiagramm zu verstehen. Als nächstes betrachten wir das Abkühlen einer Schmelze, bei der aus einer homogenen flüssigen eine Vielzahl unterschiedlicher fester Phasen entstehen, ein so genannter Mischkristall. Während es bei diesem Mischkristall die chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur sind, die die einzelnen Phasen voneinander unterscheiden, so kann es bei einem chemisch und strukturell homogenen Kristall die Ordnung der Elektronen sein, die zu unterschiedlichen magnetischen oder supraleitenden Eigenschaften und damit Phasenbildung führt. Betrachtet man die Form und Verteilung solcher Phasen, so ähneln diese in frappanter Weise makroskopischen Strukturen wie zum Beispiel der Galaxienverteilung im Universum, was zeigt, dass selbst in kosmischen Dimensionen Phasenübergänge eine entscheidende Rolle spielen.

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Nicole Gierig
Letzte Änderung: 03.11.2017