Правило фаз Гіббса

Отримані умови рівноваги гетерогенної системи дозволяють визначити кількість фаз, що здатні одночасно знаходитися у рівновазі, або число незалежних параметрів гетерогенної системи (число термодинамічних ступенів свободи системи С), які можна змінювати без порушення її рівноваги. Цю задачу вирішив Дж. Гіббс і її результат називається правилом Гіббса.

Розгорнемо умову фазової рівноваги (15) для кожного компонента:

(16)

.

Як відомо, хімічні потенціали представляють собою функції температури, тиску і концентрації. Тому рівності (16) представляють собою рівняння, що зв’язують усі незалежні параметри, які визначають стан системи. У кожній строчці міститься Ф - 1 рівнянь, а число усіх строчок – K, отже, число рівнянь дорівнює (Ф – 1)K.

У рівняннях (14) не усі змінні у дійсності є незалежними. Як виходить з курсу математики, число незалежних змінних дорівнює різниці між числом усіх змінних і числом рівнянь. Отже, число незалежних змінних або число термодинамічних ступенів свободи системи:

(17)

У тому випадку, якщо аналіз проводиться при постійному тиску:

(18)

Якщо число термодинамічних ступенів свободи дорівнює нулю, це означає, що жодний з термодинамічних параметрів системи, які визначають стан системи, не може бути змінений без порушення рівноваги.