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: μij = μik, co można zapisać równaniami:
μ11 = μ12 = ... = μ1β
μ21 = μ22 = ... = μ2β 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