Mischphase

Unter einer Mischphase versteht man in der Thermodynamik eine homogene Phase, welche aus zwei oder mehr Stoffen besteht. Mischphasen können in allen Aggregatzuständen vorliegen. Gasförmige Mischphasen werden meist als Gasmischung, flüssige Mischphasen als Lösungen und feste Mischphasen als feste Lösungen oder Mischkristalle bezeichnet.

Die Anteile der einzelnen Komponenten einer Mischphase können mit Hilfe des Stoffmengenanteils x als partielle Größen angegeben werden. Das Temperatur- und Druckverhalten von Mischphasen wird daher in T-p-x-Phasendiagrammen dargestellt. Diese Diagramme sind bei mehreren Stoffen mehrdimensional und werden dann häufig vereinfacht dargestellt, z. B. bei ternären Systemen als Dreiecksdiagramm.

Ändern sich die thermodynamischen Bedingungen des Systems in einer Weise, dass die Mischphase in eine Mischungslücke innerhalb des Phasendiagramms eintritt, so kommt es zu einer Entmischung, wobei diese vor allem bei Mineralen auch einen metastabilen Zustand zur Folge haben kann.

Fundamentalgleichung für homogene Mischphasen

Die Fundamentalgleichung der Thermodynamik gibt die Abhängigkeit der Inneren Energie $U$ eines thermodynamischen Systems von dessen extensiven Zustandsgrößen an. Für homogene Mischphasen mit der Temperatur $T$, dem Druck $p$ und dem Volumen $V$, welche $k$ Komponenten $i$ enthalten, nimmt die Fundamentalgleichung folgende Form an:

$\mathrm {d} U=T\cdot \mathrm {d} S-p\cdot \mathrm {d} V+\sum _{i=1}^{k}\mu _{i}\cdot \mathrm {d} n_{i}$

Dabei sind $\mathrm {d} S$ eine infinitesimale Änderung der Entropie $S$ der Mischphase sowie $\mu _{i}$ das chemische Potenzial und $n_{i}$ die Stoffmenge der Komponente $i$.