Metastabilität

Metastabilität ist eine schwache Form der Stabilität. Ein metastabiler Zustand ist stabil gegen kleine Änderungen, aber instabil gegenüber größeren Änderungen. Ein Beispiel dafür ist das System „Holz und Luftsauerstoff“ bei Raumtemperatur: Aus thermodynamischer Sicht würde das spontane Verbrennen des darin chemisch gebundenen Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid zu einem stabileren Zustand führen. Ohne eine Aktivierung, also eine ausreichend große Energiezufuhr wie das Entzünden des Holzes, wird dies aber nicht passieren. Anschaulich dargestellt ist das im Bild rechts: Ein Ball liegt in einer kleinen Mulde an einem Berghang. Solange der Ball nur wenig in der Mulde ausgelenkt wird, rollt er an ihre tiefste Stelle zurück. Dieses nennt man „lokales Minimum“. Wird er aber stärker ausgelenkt, kann er den Berghang hinunterrollen. Zuerst muss also eine gewisse Mindestenergie aufgebracht werden, bevor sich der Zustand des Systems ändert.

Die schwächste Form der Metastabilität ist Labilität. Ein labiles System verliert seinen Ausgangszustand nach einer beliebig kleinen (infinitesimalen) Störung.

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