ГИ́ББСА ПРА́ВИЛО ФАЗ

ГИ́ББСА ПРА́ВИЛО ФАЗ, за­кон тер­мо­ди­на­ми­ки мно­го­фаз­ных мно­го­ком­по­нент­ных сис­тем, со­глас­но ко­то­ро­му чис­ло фаз $r$, со­су­ще­ст­вую­щих в рав­но­ве­сии, не пре­вос­хо­дит чис­ла не­за­ви­си­мых ком­по­нен­тов $n$ бо­лее чем на два: $r⩽n+2$. Г. п. ф. ус­та­нов­ле­но Дж. У. Гиб­бсом в 1876.

В ос­но­ве Г. п. ф. ле­жит пред­по­ло­же­ние, что ка­ж­дой фа­зе со­от­вет­ст­ву­ет свой тер­мо­ди­на­мич. по­тен­ци­ал (напр., Гиб­бса энер­гия) как функ­ция не­за­ви­си­мых тер­мо­ди­на­мич. па­ра­мет­ров. Г. п. ф. есть след­ст­вие ус­ло­вий тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сия мно­го­ком­по­нент­ных мно­го­фаз­ных сис­тем, т. к. чис­ло не­за­ви­си­мых тер­мо­ди­на­мич. пе­ре­мен­ных в рав­но­ве­сии не долж­но пре­вы­шать чис­ла урав­не­ний для них. Макс. чис­ло со­су­ще­ст­вую­щих фаз дос­ти­га­ет­ся, ко­гда чис­ло пе­ре­мен­ных рав­но чис­лу урав­не­ний, оп­ре­де­ляю­щих тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сие. Г. п. ф. за­да­ёт чис­ло не­за­ви­си­мых пе­ре­мен­ных, ко­то­рые мож­но из­ме­нить, не на­ру­шая рав­но­ве­сия, т. е. чис­ло тер­мо­ди­на­мич. сте­пе­ней сво­бо­ды (или ва­ри­ант­ность) сис­те­мы $f=n+ 2-r$. При $f= 0$ сис­те­ма на­зы­ва­ет­ся ин(нон)ва­ри­ант­ной, при $f= 1$ – мо­но(уни)ва­ри­ант­ной, при $f= 2$ – ди(би)ва­ри­ант­ной, при $f⩾3$ – по­ли­ва­ри­ант­ной. Г. п. ф. спра­вед­ли­во, ес­ли фа­зы од­но­род­ны во всём объ­ё­ме и име­ют дос­та­точ­но боль­шие раз­ме­ры, так что мож­но пре­неб­речь по­верх­но­ст­ны­ми яв­ле­ния­ми, и ес­ли ка­ж­дый ком­по­нент мо­жет бес­пре­пят­ст­вен­но про­хо­дить че­рез по­верх­но­сти раз­де­ла фаз, т. е. от­сут­ст­ву­ют по­лу­про­ни­цае­мые пе­ре­го­род­ки. Сла­гае­мое 2 в Г. п. ф. свя­за­но с су­ще­ст­во­ва­ни­ем двух пе­ре­мен­ных (темп-ры и дав­ле­ния), оди­на­ко­вых для всех фаз. Ес­ли на сис­те­му дей­ст­ву­ют внеш­ние си­лы (напр., элек­трич. или маг­нит­ное по­ле), то это сла­гае­мое воз­рас­та­ет на чис­ло не­за­ви­си­мых внеш­них сил. При рас­смот­ре­нии фа­зо­во­го рав­но­ве­сия в сис­те­мах с дис­перс­ной жид­кой фа­зой, ко­гда не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать си­лы по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния, это сла­гае­мое воз­рас­та­ет на еди­ни­цу и Г. п. ф. вы­ра­жа­ет­ся со­от­но­ше­ни­ем $n+3-r⩾0$.

Ес­ли в сис­те­ме не про­ис­хо­дит хи­мич. пре­вра­ще­ний, то чис­ло не­за­ви­си­мых ком­по­нен­тов рав­но чис­лу ин­ди­ви­ду­аль­ных ве­ществ, из ко­то­рых со­сто­ит смесь. Ес­ли в сис­те­ме, со­стоя­щей из $n$ ве­ществ и $r$ фаз, про­те­ка­ет $k$ не­за­ви­си­мых ре­ак­ций, то чис­ло сте­пе­ней сво­бо­ды рав­но $f=n-𝑘-r+2$.

Г. п. ф. яв­ля­ет­ся ос­но­вой фи­зи­ко-хи­мич. ана­ли­за слож­ных сис­тем, его ис­поль­зо­ва­ли для клас­си­фи­ка­ции разл. слу­ча­ев хи­мич. рав­но­ве­сия. С по­мо­щью Г. п. ф. бы­ли от­кры­ты но­вые ве­ще­ст­ва и оп­ре­де­ле­ны ус­ло­вия, при ко­то­рых они мо­гут су­ще­ст­во­вать.