Transition de phase

Définition

Une transition de phase est une transformation du système étudié provoqué par la variation d'un paramètre extérieur particulier (température, champ magnétique ...).

La transformation peut être :

• un changement d'état :
  • passage entre l'un des trois états suivants : solide, liquide, gaz

• un changement de structure cristalline (cf. exemple du fer ci-dessous)

• un changement de comportement magnétique :

  • un métal ferromagnétique passe d'un comportement ferromagnétique à paramagnétique au point Curie

• un changement de comportement électrique :

  • certaines céramiques deviennent supraconductrices en dessous d'une température critique

• …

Complément

Notion d'ordre d'une transition de phase.

• Les transitions de premier ordre sont celles qui impliquent une chaleur latente. Au cours de ces transitions, le système absorbe ou émet une quantité d'énergie fixe.
• Les transitions de second ordre sont des transitions dites « de phase continues » ; il n'y a pas de chaleur latente associée.

Exemple du fer

On s'intéresse à la variation de la capacité calorifique du fer avec la température (cf. figure ci-dessous).

Cette figure permet de mettre en évidence :

• une transition du 2^nd ordre :
  • T= 1033 K : transformation fer ferromagnétique / fer paramagnétique (passage du point de Curie)

• des transitions du 1^er ordre :
  • T= 1183 K : transformation fer α (cc) / fer γ (cfc)
  • T= 1673 K : transformation fer γ (cfc) / fer α (cc)
  • T= 1812 K : transformation fer α (cc) / fer liquide

Variations de la capacité calorifique du fer avec la température :