Função para substituir imagem e adicionar transição CSS - Facebook - HTML5 e CSS3 - https://www.facebook.com/groups/361826063881448/permalink/1902228279841211/

imageTransition.js

function changeImage(id, newImagePath, transitionClass){
  var myImage = document.getElementById(id);
  var image = new Image();
  image.addEventListener("load", function() {
    myImage.className = transitionClass;
  });
  image.src = newImagePath;
  image.id = id;
  myImage.replaceWith(image);
}

//para chamar só usar:
//changeImage("id_da_tag_da_imagem","/pasta/imagens/imagem2.jpg", "classe_css_com_transição");
//lembre-se de criar a transição CSS com o nome da clase passado como terceiro argumento.