Калькулятор правила фаз Гиббса

Правило фаз Гиббса определяет, сколько интенсивных переменных можно независимо менять, не изменяя число фаз в равновесии. Его стандартная форма для систем без реакций — F = C − P + 2, где F — вариантность или число степеней свободы, C — число независимых компонентов, P — число фаз, а последние две степени соответствуют температуре и давлению. Это краткая основа для интерпретации фазовых диаграмм в химии, материаловедении, геологии и химической технологии. Фаза — физически однородная область с одинаковыми интенсивными свойствами и составом. Жидкая вода, лёд и водяной пар — три разные фазы, хотя они содержат один и тот же химический компонент. Компоненты — минимальное число независимых химических составляющих, необходимых для выражения состава каждой фазы. Их число не всегда совпадает с числом химических частиц или веществ, особенно если те связаны реакциями или ограничениями состава. Для чистой воды в одной фазе C = 1 и P = 1, поэтому F = 2. Температура и давление могут меняться, пока система остаётся однофазной. На кривой сосуществования жидкости и пара P = 2 и F = 1: выбор температуры определяет равновесное давление. В тройной точке сосуществуют три фазы и F = 0. Ни температуру, ни давление нельзя независимо менять без исчезновения фазы, поэтому тройная точка инвариантна. Во многих практических диаграммах одна интенсивная переменная фиксирована. Диаграммы конденсированных фаз часто строят при постоянном давлении, сокращая правило до F = C − P + 1. Если фиксированы и температура, и давление, исключаются две степени. Калькулятор учитывает эти случаи, вычитая выбранное число фиксированных интенсивных переменных из полного правила фаз. Отрицательный результат означает, что введённое число фаз не может свободно сосуществовать при данных предположениях. Простая формула предполагает равновесие и отсутствие дополнительных электрических, магнитных, гравитационных или поверхностных воздействий. Для реагирующих систем число компонентов нужно корректировать с учётом независимых реакций, а метастабильные фазы не являются обычными равновесными фазами. Правило предсказывает размерность, а не фактические равновесные температуры, давления или составы. Используйте его для проверки топологии фазовых диаграмм, классификации инвариантных и моновариантных состояний и оценки объёма информации, необходимого для полного определения равновесного состояния.