吉布斯相律

吉布斯相律^[1][2]是由約西亞·吉布斯於19世紀70年代提出的一個公式，說明了在特定相態下，系統的自由度跟其他變量的關係。它是相圖的基本原理。

約西亞·吉布斯

吉布斯相律的表達式為：

${\displaystyle F\;=\;C\;-\;P\;+\;n}$

式中，${\displaystyle F}$（或作${\displaystyle \pi }$，Φ），表示系統的自由度，

• C ：系統的獨立組元數（number of independent component）
• P ：相態數目
• n ：外界因素，多數取n=2，代表壓力和溫度；對於熔點極高的固體，蒸汽壓的影響非常小，可取n=1。

例子

單組分系統

以水為例子，只有一種化合物，C=1。

在三相點，P=3。F=1-P+2=0，沒有自由度，所以溫度和壓力都固定，無法藉由改變溫度或壓力決定三相點。

當兩種態處於平衡，P=2，F=1-P+2=1，有一個自由度，而在指定一壓力，便恰好有一個熔點或沸點，符合吉布斯相律的描述。

在三相圖的固液氣單相區，P=1，F=1-P+2=2，有兩個自由度，因此需要同時指定一壓力及溫度才可決定物質的狀態。

二組分混合物系統

參考資料

1. Gibbs, J.W., Scientific Papers (Dover, New York, 1961)
2. Atkins, P.W.; de Paula, J. Physical chemistry 8th. edition. Oxford University Press. 2006. ISBN 0198700725. 引文使用過時參數coauthors (幫助) 引文格式1維護：冗餘文本 (link)Chapter 6