I fysikvidenskaberne er en '''fase''' eller '''stoffase''' tilstanden af det makroskopiske fysiske system, som har nogenlunde ens kemisk sammensætning og fysiske egenskaber (f.eks. massefylde, krystalstruktur, brydningsindeks...). De kendteste faseeksempler (tidligere '''tilstandsformer''') er:
*Gasform, "luftformigt"
*Flydende form
*Fast form
*Plasma form

Mindre kendte faser omfatter magnetiske stoffers paramagnetiske og ferromagnetiske faser.

Her er en liste af nogle videnskabeligt anerkendte stoffaser:
*Plasma (ioniseret gas)
*Gasform, "luftformigt"
*Flydende form
*Superflydende faststof<ref>[http://physicsweb.org/articles/news/8/9/1/1 2 September 2004, physicsweb: Evidence for supersolid is firmed up]</ref><ref>[http://www.sciencedaily.com/releases/2005/05/050518103209.htm 2005-05-18, sciencedaily: Supersolids -- Can Atoms Unify And Flow Without Resistance?] Citat: "...Chan points out, the behavior of any atom can be described both as a particle and as a wave-packet...When the supercooled helium atoms expanded out into one another, he continues, they lost their individuality and became one giant atom..."</ref><ref>[http://www.sciencedaily.com/releases/2004/01/040115074553.htm 2004-01-15, ScienceDaily: Probable Discovery Of A New, Supersolid, Phase Of Matter] Citat: "...We apparently have observed, for the first time, a solid material with the characteristics of a superfluid...but because all its particles are in the identical quantum state, it remains a solid even though its component particles are continually flowing..."</ref><ref>[http://physicsweb.org/articles/news/8/9/1/1 2 September 2004, physicsweb: Evidence for supersolid is firmed up] Citat: "...However, many of the details of the experiment are not yet understood. In an accompanying article Tony Leggett of the University of Illinois in Urbana writes that the experiment "will force theorists to revise dramatically the generally accepted picture of crystalline solid helium-4."..."</ref><ref>[http://physicsweb.org/articles/news/8/1/6/1 14 January 2004, physicsweb: Supersolid is seen in the lab] Citat: "...Eun-Seong Kim and Moses Chan of Pennsylvania State University say their supersolid behaves like a superfluid – a liquid that flows without resistance - but has all the characteristics of a crystalline solid (E Kim and M H W Chan 2004 Nature 427 225)..."</ref>
*Fast form
*Bose-Einstein kondensat
*Fermionisk kondensat<ref>[http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/3441643.stm 29 January, 2004, BBC News: New form of matter created in lab] Citat: "...The new matter is the sixth known form of matter after solids, liquids, gasses, plasma and a Bose-Einstein condensate..."</ref><ref>[http://www.sciencedaily.com/releases/2004/01/040129073547.htm 2004-01-29, Sciencedaily: NIST/University Of Colorado Scientists Create New Form Of Matter: A Fermionic Condensate]</ref><ref>[http://www.aip.org/enews/physnews/2004/split/671-1.html Number 671 #1, January 30, 2004, AIP: Halfway Across the BEC-BCS Prairie] Citat: "...describes the new NIST state as "a dramatic new sort of fermionic condensate, basically Cooper pairing in the strong-field limit."..."</ref>

Her udover spekuleres der i yderligere tilstandsformer/faser:
*"polariton superfluid"<ref>[http://www.sciencedaily.com/upi/index.php?feed=Science&article=UPI-1-20070518-23063000-bc-us-matter.xml May 18, 2007, Science Daily: Scientists test new form of matter]Citat: "...In the new state of matter -- called a polariton superfluid -- the wave behavior leads to a pure light beam similar to that from a laser but is much more energy efficient...He said it may be demonstrated at room temperature in the near future...."</ref>
*"Bosonmetal"<ref>[http://www.sciencedaily.com/releases/2003/10/031010075634.htm Science Daily, 2003-10-10: Metallic Phase For Bosons Implies New State Of Matter]</ref>
*"Nukleonagtig stof" - En neutronstjernes massefylde antages at være tæt på atomkerners og neutroners.<ref name="kvark">[http://www.ing.dk/apps/pbcs.dll/article?Avis=IG&Dato=20020425&Kategori=RUMFART&Lopenr=104260017&Ref=AR 25.04.2002 Ing.dk: Ny form for materiale fundet i universet] Citat: "...Astronomerne tror, at det måske skyldes, at disse stjerner er sammensat af rene kvark-partikler, eller at de indeholder krystaller fra sub-nukleare partikler..."</ref>
*"Kvarkagtig stof" - En kvarkstjernes massefylde antages at være højere end neutronstjerners og dermed atomkerners og neutroners.<ref name="kvark"/>

==Definition==
Selvom faser er begrebsmæssigt simple, er de svære at definere præcist. En god definition af et systems fase, er et område i parameterrummet af systemets termodynamiske variable, hvor den "frie" energi opfører sig matematisk analytisk.

Det kan også udtrykkes ved, at 2 forskellige tilstande af et system er samme fase, hvis de kan afbildes til hinanden uden hop eller knæk i enhver af deres termodynamiske egenskaber.

Når et system går fra en fase til en anden, vil der generelt være et hop eller knæk, hvor den frie energi er ikke-analytisk. Dette benævnes en '''faseovergang''', '''faseskift'''. Almindelige kendte faseovergange er funktioner, så en eller flere termodynamiske egenskaber vil opføre sig meget anderledes efter faseskiftet.

Den mest undersøgte termodynamiske egenskab er varmekapacitet. Ved et faseskift vil varmekapacitetsgrafen enten gå mod uendelig, hoppe til en anden værdi eller knække (en af funktionens afledede vil være diskontinuert).

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Image:Heat-capacity-transition.png<br>
''Mulige varmekapacitetsgrafer (C) som funktion af temperaturen (T) ved et faseskift.''
</center>

==Fasediagram==
Et systems forskellige faser kan repræsenteres med et '''fasediagram'''. Diagrammets akser er de relevante termodynamiske variable. For simple mekaniske systemer anvendes hovedsageligt tryk og temperatur. Den følgende figur viser et fasediagram for et typisk stof som udviser en fast-, flydende- og gas-fase.

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Image:Phase-diag.png<br>
''Et typisk fasediagram.''
</center>

La materia può essere presente in natura in diverse '''fasi''' o '''stati''', caratterizzati da uniforme composizione chimica e proprietà fisiche (stati della materia sono costituiti dagli stati gassoso. Esempi meno familiari di stati (o fasi) della materia includono plasmi, stati condensati di Bose-Einstein, condensati fermionici, superfluidi e supersolidi, fasi paramagnetiche o ferromagnetiche dei materiali magnetici.

== Definizioni ==
thumb|300px|Tipico diagramma di fase per un materiale; sono mostrate le fasi solide, liquide e gassose.
Sebbene gli stati della materia siano concettualmente semplici, risulta difficile definirli con precisione. 
Si può definire '''fase''' di un sistema la regione nello spazio parametrico  delle variabili termodinamiche del sistema in cui l'energia libera è una funzione analitica. Equivalentemente, due stati di un sistema sono nella stessa fase se possono essere trasformati l'uno nell'altro con semplici variazioni delle proprietà termodinamiche.

Tutte le proprietà termodinamiche di un sistema (entropia, entropia è semplicemente la derivata prima dell'energia libera rispetto alla temperatura. Finché l'espressione dell'energia libera rimane analitica, resteranno analitiche anche tutte le proprietà termodinamiche del sistema.

Quando un sistema passa da una fase ad un'altra, esiste uno stadio intermedio in cui l'espressione dell'energia libera non è più analitica. Questo stadio è detto transizione di fase. Esempi semplici di transizione di fase sono la fusione (passaggio da solido a liquido), l'ebollizione (da liquido a gas), la condensazione (da gas a 
liquido)... Le energie libere di fasi diverse saranno descritte da funzioni diverse, quindi una, o più, proprietà 
termodinamiche avranno comportamenti molto diversi dopo tale trasformazione. La proprietà generalmente esaminata in 
questo contesto è la capacità termica, durante la transizione la capacità termica raggiunge valori infiniti e, in 
seguito, terminata la trasformazione, assume valori diversi da quelli iniziali, esibendo una discontinuità della sua derivata.

In pratica ogni stato della materia è caratterizzato da una serie di proprietà importanti, ad esempio, la caratteristica distintiva di un solido è la sua rigidità: diversamente da un liquido o da un gas, un solido non cambia facilmente la sua forma. I liquidi, invece, si distinguono dai gas per il loro indice di comprimibilità, molto
più basso: un gas tende ad occupare tutto lo spazio a sua disposizione, mentre un liquido in un contenitore si concentra nella parte inferiore.

== Diagramma di fase ==

Le diverse fasi di un sistema possono essere rappresentate mediante il diagramma di fase. Sugli assi di tale diagramma vengono riportate le variabili termodinamiche rilevanti, solitamente pressione e temperatura, la figura che segue mostra un diagramma di fase per una sostanza che può essere presente nelle tre fasi: solida, 
liquida e gassosa.
frame|left|Fig. 2 Un diagramma di fase tipico

Le linee del diagramma di fase rappresentano i punti dove l'energia libera non è analitica, quindi le transizioni di fase. 
Le aree sono invece i valori di temperatura e pressione del sistema per cui l'energia libera è analitica e 
corrispondono alle diverse fasi della materia. Le fasi sono dunque separate da linee di non analiticità dove avviene la transizione di fase.

Nel diagramma il confine tra fase liquida e gassosa non continua indefinitamente, ma termina in un punto del 
diagramma detto punto critico, questo riflette il fatto che, a valori estremamente alti di temperatura e 
pressione, le fasi liquida e gassosa diventano indistinguibili. Per l'acqua il punto critico si ha intorno ai 647 K (374 °C  o 705 °F) e 221 bar (22064000 Pa).

L'esistenza del punto critico evidenzia una sottile ambiguità nelle definizioni date in precedenza, passando da una 
fase liquida ad una gassosa normalmente dobbiamo attraversare un passaggio di fase, invece è possibile scegliere un 
percorso "alternativo" che ci permette di evitarlo spostandoci a destra del punto critico, dunque le fasi possono, in 
alcuni, casi mescolarsi in modo continuo tra loro. Va comunque sottolineato che questo non succede sempre. Per esempio, è impossibile che il confine tra
le fasi liquida e solida termini in un punto critico, questo perché tali fasi hanno diverse simmetrie.

È interessante notare che il confine tra le fasi solida e liquida nel diagramma  di molte sostanze, come quello 
qui illustrato, ha pendenza positiva. Ciò è dovuto al fatto che la fase solida ha una densità maggiore di quella 
liquida, quindi, aumentando la pressione aumenta anche la temperatura di fusione. Questo non è vero per il diagramma 
di fase dell'acqua, dove il confine tra liquido e solido ha una pendenza negativa, questo perché il ghiaccio ha una densità  minore dell'acqua, proprietà particolare di questa sostanza.