opalescenza critica

opalescenza critica

Opalescenza presentata da un sistema termodinamico in prossimità di un punto critico. In termodinamica sono definite transizioni di fase le trasformazioni mediante le quali un sistema modifica in modo sostanziale le caratteristiche del proprio stato macroscopico. Un esempio familiare è la transizione liquido-vapore di un sistema monocomponente, la quale avviene in un intervallo di temperatura estremamente ridotto (millesimi di grado) quando condotta a pressione costante. Le transizioni di questo tipo sono dette del primo ordine e comportano cambiamenti discontinui delle proprietà termodinamiche del sistema, quali energia interna, entropia e densità. Tuttavia, cambiando le condizioni di temperatura e pressione del sistema a cui viene condotta la transizione di fase, si raggiunge un punto, detto critico, oltre il quale non si osservano più cambiamenti di fase (per es., sopra una certa temperatura, detta isoterma critica, non si osserva più la tipica liquefazione repentina di un gas all’incrementare della pressione, ma solo un aumento graduale e continuo della sua densità). Altre transizioni, oltre ai cambiamenti di fase, sono caratterizzate dalla presenza di un punto critico. Un esempio sono i sistemi condensati binari, che possono esistere in due fasi distinte al di sopra (o al di sotto) di una certa temperatura e come una fase unica quando è superata la temperatura critica, e alcuni materiali che possono acquisire (o perdere) magnetizzazione al di sotto (o al di sopra) di una certa temperatura, nota come temperatura di Curie. Le transizioni di fase che avvengono in prossimità dei punti critici si differenziano in modo sostanziale dalle transizioni del primo ordine in quanto avvengono senza discontinuità delle funzioni di stato, motivo per cui sono dette transizioni del secondo ordine o continue. Nelle transizioni continue in corrispondenza della transizione si innescano delle fluttuazioni delle grandezze caratteristiche del sistema, che oscillano fra i valori caratteristici di una fase e quelli dell’altra. Quando la lunghezza caratteristica delle fluttuazioni diventa comparabile con quella della luce (una frazione di micron) si ha un forte scattering della luce, noto come opalescenza critica, per via dell’aspetto lattiginoso assunto dal sistema. Questo fenomeno, osservato per la prima volta da Thomas Andrews nel 1869, è analogo a quanto avviene nella transizione di fase per miscele binarie e, in principio, per la magnetizzazione nei solidi.

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