Reguła faz Gibbsa

Stan układu α-składnikowego i β-fazowego określają zmienne intensywne: T, p, stężenie (α-1) składników niezależnych każdej z faz.

Dla całego układu zmiennych niezależnych jest β(α-1) → w każdej z faz, których jest β, jest (α-1) składników niezależnych. Wszystkich zmiennych intensywnych będzie: β(α-1) + T + p = β(α-1) + 2

W układzie zbudowanym z α składników niezależnych występuje β faz. Warunkiem izotermiczno-izobarycznej równowagi fazowej jest, aby dla każdego składnika z osobna potencjały chemiczne we wszystkich fazach były jednakowe: μ_i^j = μ_i^k, co można zapisać równaniami:

μ₁¹ = μ₁² = ... = μ₁^β

μ₂¹ = μ₂² = ... = μ₂^β stężeń tych jest α(β-1)

Dla zredukowania stanu równowagi przyrównujemy:

β(α-1) + 2 = α(β-1) → s = α - β + 2

Różnica s między tymi liczbami nosi nazwę liczby stopni swobody. Określa ona, ile zmiennych intensywnych można niezależnie zmienić, nie powodując przy tym zmiany stanu równowagi w układzie.

s = α - β + 2 reguła faz Gibbsa

s - liczba stopni swobody

α - składniki

β - fazy

Układy dwuskładnikowe

gdy α = 2 → β + s = 4

Maksymalna liczba faz w równowadze może wynosić 4, więc liczba stopni swobody w zależności od liczby faz może być równa 0, 1, 2 lub 3.

maksymalna liczba faz: β = 4 gdy s = 0

β = 3 s = 1

β = 2 s = 2

β = 1 s = 3

Dla s = 3 stopniami swobody są T, p i skład.

Równowagi:

- ciecz - para, całkowita mieszalność w fazie ciekłej

- ciecz - ciecz i ciecz - para, częściowa mieszalność w fazie ciekłej

- ciało stałe - ciecz

- ciało stałe - para

Równowagi ciecz - para