Otevřít hlavní menu

Gibbsův zákon fází

Gibbsův zákon fází představuje kritérium rovnováhy v heterogenních soustavách. Tento zákon lze zapsat v následujícím tvaru:

,

kde je počet stupňů volnosti soustavy (tj. počet na sobě nezávislých intenzivních veličin, jejichž změnou není rovnováha porušena), je celkový počet fází soustavy, a je počet nezávislých (chemických) složek soustavy.

OdvozeníEditovat

PříkladEditovat

 
Příklad fázového diagramu vody. Je vidět, že na rozhraní mezi kapalnou a pevnou fází musíme při zvýšení tlaku trochu snížit teplotu, aby byla směs ledu a vody stálá. Volně můžeme pohybovat tedy vždy jen s jednou veličinou.

Jako příklad můžeme uvést heterogenní směs ledu a kapalné vody, která bude ve stavu termodynamické rovnováhy (s níž se setkáváme např. při kalibraci teploměru), což mj. znamená, že už v ní nebude probíhat tepelná výměna a tak se látková množství v daných skupenstvích nebudou měnit. V takovém případě položíme  , protože se zde vyskytuje pouze jedna chemická sloučenina (H2O),  , protože led a voda jsou dohromady dvě různé fáze, a   potom vychází  , protože pokud budeme měnit jednu intenzivní veličinu (např. tlak), všechny ostatní intenzivní veličiny (např. teplota) jsou na tomto tlaku závislé, aby mohla být zachována rovnováha. Jinými slovy: směs ledu a vody je systém, jehož stav lze na fázovém diagramu vody umístit na hraniční křivku mezi pevným a kapalným skupenstvím. Aby systém na této křivce zůstal, ke změně jedné veličiny náleží jasně daná změna druhé veličiny.

Zase v případě systému jedné fáze bychom v diagramu měli na výběr posun v obou souřadnicích. Fázové pravidlo udává totiž o jeden stupeň větší  , protože   je o jednu menší. Na příkladu vody by to byl systém sestávající např. pouze z kapalného skupenství. Bylo by možné měnit tlak i teplotu (v určitých mezích), aniž bychom se mimo toto skupenství dostali.

Související článkyEditovat