Como são classificadas as transformações de fases?

Passo 1

O enunciado pergunta “Como são classificadas as transformações de fases?” – ou seja, de que modos podemos agrupar as transições de fase segundo critérios termodinâmicos e cinéticos. Para resolver precisamos:
  • Entender a classificação termodinâmica (ordem da transição).
  • Entender a classificação cinética (mecanismo atômico).
  • Entender a classificação segundo o tipo de nucleação.

Passo 2

Classificação termodinâmica (Ehrenfest):
1. Transição de primeira ordem: há descontinuidade em derivadas de primeira ordem de \,G(T,P)\, (energia livre de Gibbs), isto é, salto em entropia ou volume, implicando calor latente \,L\neq0.
2. Transição de segunda ordem: as derivadas de primeira ordem de \,G\, são contínuas, mas há descontinuidade em derivadas de segunda ordem (capacidade calorífica, coeficiente de compressibilidade), e \,L=0.

Passo 3

Classificação cinética/mecânica (controle atômico):
1. Transformação difusiva: os átomos migram por difusão de longa distância para formar a nova fase (ex.: perlita em aços, transformação de ordem). É lenta e depende de difusividade.
2. Transformação displaciva (ou martensítica): rearranjo coordenado de átomos sem difusão de longo alcance, rápido e atermal (ex.: martensita em aços, muitas transformações martensíticas em ligas memórias de forma).

Passo 4

Classificação segundo o tipo de nucleação:
1. Nucleação homogênea: ocorre uniformemente no volume do material, sem sítios preferenciais, requer maior super-refriamento ou superaquecimento.
2. Nucleação heterogênea: acontece em defeitos de rede, contornos de grão, inclusões, superfícies; requer menor super-refriamento, é o modo mais comum na prática.

Passo 5

Resumo das principais categorias de classificação:
Termodinâmica: primeira ordem (com calor latente) vs segunda ordem (sem calor latente).
Mecânica: difusiva vs displaciva (martensítica).
Nucleação: homogênea vs heterogênea.

Resposta

As transformações de fases podem ser classificadas segundo três grandes critérios:
(a) Termodinâmico:
\begin{cases} \text{1ª ordem: }\Delta S\neq0,\;L\neq0, \\[6pt] \text{2ª ordem: }\Delta S=0,\;L=0,\;\Delta\bigl(\partial^2G/\partial T^2\bigr)\neq0. \end{cases}ªª
(b) Cinético‐mecânico:
– Difusiva (controle por difusão de longo alcance).
– Displaciva (martensítica, sem difusão).
(c) Tipo de nucleação:
– Homogênea (no volume, exige maior super-refriamento).
– Heterogênea (em defeitos ou superfícies, ocorre mais facilmente).]

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