Gibbs’ faseregel
Gibbs' faseregel er en sammenheng som ble lagt frem av Josiah Willard Gibbs i hans sentrale arbeid On the Equilibrium of Heterogeneous Substances, utgitt mellom 1875 og 1878. Regelen gjelder for ikke-reaktive heterogene systemer i termodynamisk likevekt og er gitt ved
- ,
der F er antall frihetsgrader, C er antall komponenter i systemet og P er antall faser i termodynamisk likevekt med hverandre.[1]
- Antall frihetsgrader F er antall uavhengige intensive variabler (f.eks. temperatur og trykk) som kan endres samtidig uten å påvirke hverandre.
- En komponent er en kjemisk uavhengig bestanddel i systemet. Hvis systemet kun inneholder én kjemisk substans (enten det er et rent stoff eller en blanding) har det én komponent (C = 1), mens et system med to ikke-blandbare substanser, slik som vann og etanol, har to komponenter (C = 2).
- En fase er et område med en bestemt homogen kjemisk sammensetning og en bestemt fysisk aggregattilstand (f.eks. gass, væske, fast stoff). To ikke-blandbare væsker utgjør to faser (P = 2) fordi de har ulik kjemisk sammensetning selv om de har samme aggregattilstand. Et system med én kjemisk substans (C = 1) i to ulike faser, f.eks. væske og gass i termisk likevekt, har P = 2 og derfor bare én frihetsgrad, F = 1. Det betyr at hvis man forandrer for eksempel trykket, vil temperaturen automatisk forandres som beskrevet ved Clausius-Clapeyrons ligning.[2]
Faseregelen ved konstant trykk
[rediger | rediger kilde]Når en studerer faseendringer i faste stoffer, f.eks. i materialvitenskap, kan en i mange tilfeller anse trykket for å være konstant (som regel 1 atmosfære) og dermed ignorere det som en frihetsgrad. Regelen blir da i stedet
Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ Gibbs, J. W., Scientific Papers, Dover, New York (1961).
- ^ Atkins, P.W.; de Paula, J. (2006). Physical Chemistry (8. utg.). Oxford University Press. ISBN 0-19-870072-5.