吉布斯相律

约西亚·吉布斯

吉布斯相律是由约西亚·吉布斯于19世纪70年代提出的一个公式，说明了在特定相态下，系统的自由度跟其他变量的关系。它是相图的基本原理。

吉布斯相律的表达式为：

$F\;=\;C\;-\;P\;+\;n$

式中，$F$（或作$\pi$，Φ），表示系统的自由度，

• C ：系统的独立组元数（number of independent component）
• P ：相态数目
• n ：外界因素，多数取n=2，代表压力和温度；对于熔点极高的固体，蒸汽压的影响非常小，可取n=1。

例子

单组分系统

以水为例子，只有一种化合物，C=1。

在三相点，P=3。F=1-P+2=0，没有自由度，所以温度和压力都固定，无法借由改变温度或压力决定三相点。

当两种态处于平衡，P=2，F=1-P+2=1，有一个自由度，而在指定一压力，便恰好有一个熔点或沸点，符合吉布斯相律的描述。

在三相图的固液气单相区，P=1，F=1-P+2=2，有两个自由度，因此需要同时指定一压力及温度才可决定物质的状态。