Calculadora de la regla de fases de Gibbs

La regla de fases de Gibbs cuenta cuántas variables intensivas pueden cambiar de forma independiente sin alterar el número de fases en equilibrio. Su forma estándar sin reacciones es F = C − P + 2, donde F es la variancia o los grados de libertad, C el número de componentes independientes, P el número de fases y los dos últimos grados representan temperatura y presión. La regla es una base compacta para interpretar diagramas de fases en química, ciencia de materiales, geología e ingeniería química. Una fase es una región físicamente homogénea con propiedades intensivas y composición uniformes. El agua líquida, el hielo y el vapor de agua son tres fases distintas aunque contienen el mismo componente químico. Los componentes son el número mínimo de constituyentes químicos independientes necesarios para expresar la composición de cada fase. No siempre coinciden con el número de especies, especialmente cuando existen reacciones o restricciones de composición entre ellas. Para agua pura en una sola fase, C = 1 y P = 1, por lo que F = 2. La temperatura y la presión pueden variar sin que el sistema deje de ser monofásico. En la curva de coexistencia líquido-vapor, P = 2 y F = 1, por lo que elegir la temperatura determina la presión de equilibrio. En el punto triple coexisten tres fases y F = 0. No puede variar de forma independiente ni la temperatura ni la presión sin perder una fase; por eso el punto triple es invariante. Muchos diagramas prácticos mantienen fija una variable intensiva. Los diagramas de fases condensadas suelen trazarse a presión constante, lo que reduce la regla a F = C − P + 1. Si se fijan temperatura y presión, se eliminan dos grados. La calculadora trata estos casos restando a la regla completa el número seleccionado de variables intensivas fijas. Un resultado negativo indica que el número de fases introducido no puede coexistir libremente bajo los supuestos dados. La expresión sencilla supone equilibrio y ausencia de influencias adicionales, como efectos eléctricos, magnéticos, gravitatorios o superficiales. En sistemas reactivos, el número de componentes debe ajustarse por las reacciones independientes, y las fases metaestables no son fases de equilibrio ordinarias. La regla predice la dimensionalidad, no las temperaturas, presiones o composiciones reales de equilibrio. Úsala para revisar la topología de diagramas, clasificar estados invariantes y univariantes, y determinar cuánta información falta para definir por completo un estado de equilibrio.