Калькулятор правила фаз Гиббса

Калькулятор правила фаз Гиббса помогает вам вычислить количество степеней свободы для правила фаз.

В статье ниже вы можете найти объяснение правила фазы Гиббса, уравнения Гиббса и некоторую информацию о том, как правильно пользоваться калькулятором. Прокрутите вниз, чтобы узнать больше!

Что такое фазовое правило Гиббса?

Фазовое правило Гиббса основывается на законах термодинамики и обеспечивает теоретический принцип для характеристики химического состояния системы. Он предсказывает равновесные отношения фаз и присутствует в зависимости от физических условий, таких как давление и температура. Кроме того, фазовое правило позволяет создавать фазовые диаграммы для представления и интерпретации фазовых равновесий в гетерогенных системах.

Уравнение правила фазы, предложенное Джозиа Уиллардом Гиббсом в 1875 году (американский физик-теоретик, профессор Йельского университета), выражается формулой:

F = C – P + фактор

где:

«F» – количество степеней свободы,
«С» – количество компонентов,
«P» – количество фаз в системе.

«Коэффициент» (по умолчанию = 2) – это целочисленное значение в уравнении, которое зависит от температуры и давления в системе. Если одна из этих переменных постоянна, вы должны изменить ее значение на «1». Если они оба постоянны, измените значение на «0».
Это уравнение позволяет вычислить количество степеней свободы (F) из числа компонентов (C) и количества фаз в системе (P).

Детали правила фазы

Количество фаз (P)

Фаза – это форма вещества, которая однородна по химическому составу и физическим свойствам по всему объему. Это также физически отделимый материал в системе. Мы можем различить:

твердое тело,
жидкость,
газ,
плазмы.

Количество компонентов (C)

C означает минимальное количество химических компонентов, необходимых для формирования всех фаз в системе. Соединение не может быть продуктом химической реакции между другими компонентами системы.

Количество степеней свободы (F)

F относится к числу переменных (например, температура, давление, концентрация компонента), которые могут изменяться независимо (с определенными пределами) без изменения состояния системы (например, количества фаз и соединений).

Количество степеней свободы увеличивается с увеличением количества компонентов и с уменьшением количества фаз в балансе.

Уравнение Гиббса

Давайте посмотрим применение уравнения Гиббса на примере ниже:

NH4HCO3 (s) <-> NH3 (g) + CO₂ (g) + H2O (g)

В этой системе есть 4 соединения, 1 уравнение и 2 условия (третье условие вытекает из двух предыдущих):

I. [NH₃] = [CO₂] II. [CO₂] = [H₂0] III. [NH₃] = [H₂0]

Это дает:

C = 4 – 1 – 2 = 1

P = 2

а количество степеней свободы равно:

F = 2 + 1 – 2 = 1

Как пользоваться калькулятором правил фаз Гиббса?

Выберите химическую систему для расчетов. Предположим, что он состоит из 1 компонента, который присутствует в 2 фазах.
В этой системе давление и температура могут изменяться.
Введите соответствующие цифры в калькулятор: количество соединений и количество фаз, коэффициент равен 2 для этого примера.
Проверьте результат в последнем поле калькулятора
F = 1 – 2 + 2 – 0 = 1

Теперь вы можете выполнять свои вычисления с помощью калькулятора правил фаз Гиббса.