Faz, bir sistemin bileşimi ve fiziksel özellikleri bakımından ayırt edilebilen, görece homojen bölgesidir. Termodinamikte bu kavram, “katı”, “sıvı” veya “gaz” gibi madde hâlleriyle yakından ilişkilidir; ancak faz ile hâl sözcükleri her bağlamda eş anlamlı değildir. Örneğin aynı fiziksel hâlde bulunan bir sistem, farklı bileşim veya düzenlere sahip birden fazla faz içerebilir.[1][2]
Yaygın fazlar
Günlük koşullarda en sık karşılaşılan hâller katı, sıvı ve gazdır. Katılar genellikle belirli şekil ve hacimlerini korurken sıvılar belirli hacme sahiptir fakat bulundukları kabın biçimini alır; gazlar ise kabın hacmine yayılır. Plazma, önemli ölçüde iyonlaşmış parçacıklar içeren bir gaz benzeri hâldir ve özel koşullarda ortaya çıkar.[1] Bu örnekler, maddenin olası bütün fazlarının eksiksiz listesi değildir; farklı düzenler ve koşullar başka fazlara yol açabilir.[2]
Faz geçişleri ve diyagramlar
Bir maddenin kararlı fazı sıcaklık ve basınç gibi koşullara bağlıdır. Faz diyagramı, belirli koşullarda hangi fazın bulunduğunu ve fazların sınırlarının nerede olduğunu gösterir. Bu sınırlarda, örneğin erime veya buharlaşma sırasında, iki faz dengede birlikte bulunabilir.[1] Erime, donma, buharlaşma ve yoğunlaşma, yaygın faz geçişleridir. Geçiş sırasında ısı alışverişi gerçekleşebilir; saf maddelerde geçiş boyunca sıcaklık sabit kalabilir, ancak bu ifade koşullara bağlıdır.[1] Sıvı-gaz faz sınırı kritik noktada sona erer. Bu noktanın ötesinde sıvı ile gaz ayırt edilemez; madde süperkritik akışkan olarak adlandırılır.[1] Faz kavramı, yalnızca maddenin görünüşünü sınıflandırmak için değil, farklı koşullardaki fiziksel özelliklerini ve geçişlerini incelemek için de kullanılır.[2]