WikiDer > Metastabilität

Ein klassisches metastabiles System. Im Zustand 1 befindet sich der Ball in einem metastabilen Zustand: geringfügige Störungen bringen den Ball nicht aus dem Gleichgewicht. In 2 der Übergangszustand und in 3 der absolut stabile Zustand niedrigster Energie.

Metastabilität in den Naturwissenschaften ist ein Gleichgewichtszustand die nicht absolut stabil ist (es gibt einen Zustand, der energisch günstiger), bei dem das System aber nicht sofort in einen energetisch günstigeren Zustand verfällt. Das Gleichgewicht kann kleinen Störungen standhalten, aber nicht ausreichend großen Störungen.

Ein Beispiel ist Kochverzögerung, bei dem Wasser auf eine Temperatur über seinem Siedepunkt erhitzt wird, ohne zu kochen. Die gasförmige Form des Wassers ist dann thermodynamisch (energetisch) günstiger, aber die mikroskopisch kleinen Bläschen, die sich durch Schwankungen von Zeit zu Zeit in der Flüssigkeit bilden, wachsen nicht zu echten Bläschen: Die mikroskopischen Bläschen sind energetisch nicht günstig, da sie relativ viele enthalten Oberflächenenergie im Vergleich zur Energiereduzierung im Gas im Inneren. Erst wenn eine Glocke eine bestimmte Größe hat, ist dies ausreichend günstig, damit die Glocke weiter wachsen kann. Eine äußere Störung (zB das Einbringen einer rauen Oberfläche oder ein Schlag gegen den Behälter) kann dann eine solche ausreichend große Blase verursachen und zum plötzlichen Auftreten eines heftigen Siedens führen.