Метастабільний стан - це
(Від грец. Meta. - приставка, що означає тут зміна, перехід до ч.-л. іншому, і лат. Stabilis - стійкий) в термодинаміки, стан нестійкої рівноваги фіз. макроскопіч. системи, в к-ром система може перебувати довгих. час. не переходячи в більш стійке (за даних умов) стан (фазу).
Існування М. с. пов'язане з особливостями кінетики фазових переходів. Фазовий перехід починається з виникнення зародків нової фази: бульбашок пари при переході рідини в пар. мікрокристаликів при переході рідини в крист. стан і т. п. Для освіти зародків потрібні витрати енергії на створення поверхонь розділу фаз. Зростанню утворилися зародків заважає значить. кривизна їх поверхні (див. капілярних явищ), що приводить при кристалізації до підвищеної розчинності зародків тв. фази, при конденсації рідини - до випаровування дрібних крапельок, при паротворенні - до підвищеної пружності пари усередині маленьких бульбашок. Зазначені фактори можуть зробити енергетично невигідними виникнення і зростання зародків нової фази і затримати перехід системи з М. с. в абсолютно стійкий стан за даних умов. Фактором, що сприяє збереженню М. с. може бути висока в'язкість в-ва, що перешкоджає, напр. встановлення впорядкованого розташування молекул в аморфних тв. тілах (кристалізації стекол).
М. с. часто зустрічається в природі а використовується в науці і техніці. З існуванням М. с. пов'язані, напр. явища магн. елект. і пружного гістерезису, гарт стали, освіту пересичених розчинів і т. п. В науч. дослідженнях пар в перегрітому стані використовувався для реєстрації треків заряджу. ч-ц в Вільсона камері; в суч. бульбашкових камерах для тих же цілей застосовують знаходяться в М. с. рідини.
- стан неповного рівноваги макроскопіч. системи, відповідне одному з мінімумів термодинамич. потенціалу системи при заданих зовн. умовах. Сталого (стабільному) станом відповідає найглибший мінімум. Однорідна система в M. с. задовольняє умовам стійкості рівноваги термодинамічної щодо малих збурень фіз. параметрів (ентропії, густини і ін.). При досить великих збурень система переходить в абсолютно стійкий стан.
Великий клас M. с. пов'язаний з фазовими переходами 1-го роду (кристал рідина газ). Для одноком-понентной системи Гіббса енергія Ф (Т, P) [або хім. потенціал - число часток в системі] зображується поверхнею з самоперетинів. На лінії перетину хім. потенціалів двох фаз можливо рівноважний співіснування фаз. Точка s на рис. 1 - слід такої лінії на площині M. с. двох фаз відповідають ділянки. M. с. характеризується кінцевим часом життя.
При відсутності конкуруючої (більш стійкою) фази розпад M. с. починається з виникнення життєздатних зародків в результаті флуктуації. напр, крапельок рідини в пересиченому парі або бульбашок пари в перегрітій рідині (див. Переохолодження, Перегрів).
Мін. робота W, к-рую потрібно затратити для створення зародка радіуса r, складається з об'ємного і поверхневого вкладів. Залежність W від r показана на рис. 2. Положення максимуму визначає розмір критич. зародка. З ростом пересичення значення зменшуються. Прітермодінаміческі обумовлений зростання зародка. Для сферич. зародків. де - коеф. поверхневого натягу на межі фаз, - тиску в критич.