Набір термодинамічних фаз речовини звичайно значно багатший за набір агрегатних станів, тобто один і той же агрегатний стан речовини може знаходитися в різних термодинамічних фазах. Саме тому опис речовини в термінах агрегатних станів досить огрублене, і воно не може розрізнити деякі фізичні різні ситуації.
Багатий набір термодинамічних фаз пов'язаний, як правило, з різними варіантами порядку, які допускаються в тому або іншому агрегатному стані.
У газоподібному стані речовина зовсім не впорядкована. Як наслідок, в газоподібному стані будь-яка речовина має лише одну термодинамічну фазу. (Фазові переходи типу дисоціації молекул або іонізації є, за визначенням, переходами однієї речовини в іншу).
Рідина має ближній порядок , але, як правило, не має дальнього порядку. В результаті у однієї і тієї ж рідини можуть бути різні термодинамічні фази, проте їхня кількість рідко перевищує одиницю. Так, наприклад, існування нової рідкої фази знайдено в переоходженій воді. Інший специфічний приклад: надплинний стан в рідкому гелії.
Кристалічне тверде тіло має як трансляційний порядок, так і орієнтаційний. В результаті виникає велике число можливих варіантів відносної орієнтації сусідніх молекул, які можуть виявитися енергетично вигідними при тих чи інших тиску й температурі. В результаті тверді тіла характеризуються, як правило, достатньо складною фазовою діаграмою. Наприклад, фазова діаграма такої, здавалося б, простої речовини, як лід, налічує принаймні 12 термодинамічних фаз, що реалізовуються при різних температурах і тисках.
При фазових переходах першого роду поглинається або виділяється прихована теплота. Фазові переходи другого роду відбуваються без поглинання чи виділення тепла. Така сучасна класифікація дещо відрізняється від класифікації Еренфеста, який назвав фазовими переходами першого роду переходи, при яких стрибком міняються перші похідні від вільної енергії, а фазовими переходами другого роду ті, при яких стрибком міняються, відповідно другі похідні від вільної енергії. Інші, відмінні від вільної енергії термодинамічні потенціали, наприклад, внутрішня енергія або ентальпія при фазових переходах першого роду міняються стрибком. Недоліком класифікації Еренфеста є те, що при деяких фазових переходах похідні від вільної енергії прямують до нескінченності, наприклад теплоємність при фазовому переході до феромагнітного стану.
Фазові переходи у твердих тілах
При підвищенні температури тверді тіла переходять у рідкий або газоподібний стан. Перехід твердого тіла в рідину називається плавленням, а перехід у газоподібний стан, минаючи рідкий,— сублімацією. Перехід до твердого тіла (при зниженні температури) — кристалізація, до аморфної фази — склування.
Існують також фазові переходи між твердотільними фазами, при яких змінюється внутрішня структура твердих тіл, стаючи упорядкованішою при пониженні температури.
1. Характерними особливостями твердих тіл є: здатність зберігати свої об’єм і форму.
Зовні тверді тіла можуть перебувати у суттєво різних станах, що відрізняються своєю внутрішньою будовою, - це кристалічний і аморфний стани.
Для кристалічних тіл характерними є:
Правильне розташування атомів молекул, іонів, які коливаються біля положення рівноваги, тобто створення кристалічної решітки;
Постійність кутів між гранями любого кристалу даної речовини і існування далекого порядку в розміщенні частинок.
У аморфних речовин немає кристалічної структури (скло). Внутрішня будова аморфних тіл наближається до внутрішньої будови рідин, тому їх називають переохолодженими рідинами.
Деякі речовини можуть перебувати у кристалічному і аморфному стані.
