Термодинамика и статистическая физика. Розман Г.А. - 48 стр.

                                                                      48
всех переменных величин, определяющих равновесное состояние гетеро-
генной системы, будет: r(n-1) + 2. Как известно из курса алгебры, система
уравнений считается разрешимой, если число переменных не меньше числа
уравнений, связывающих эти переменные, т.е. выполняется условие:
                           r(n-1) + 2 ≥ n( r − 1) .
      Проведя элементарные преобразования, получим следующее условие
равновесия гетерогенной системы, носящее название правила фаз Гиббса:
                   n − r + 2 ≥ 0.                                (93)
      Рассмотрим несколько примеров использования этого правила.
Пусть система состоит из одной компоненты. Спрашивается, сколько
фаз может находится в равновесии, состоящих из одной компоненты?
Итак, n=1, из условия (93) следует, что r=3, т.е. в равновесии могут на-
ходится три фазы, состоящие из одной компоненты. Например, вода
состоит из одной компоненты-молекулы воды, в равновесии могут быть
ее три фазы -твердая фаза (лед), жидкая фаза (вода), газообразная фаза
(пар). Такое состояние воды называется тройной точкой, оно наступает
только при определенной температуре ( 0.16 0 С) и при определенном
давлении паров (4.77 мм. ртутного столба).
      Возникает вопрос: сколько параметров можно произвольно менять,
сохраняя при этом равновесное состояние системы? Ответ на этот воп-
рос дает число степеней свободы, которое получается при вычитании
из числа переменных число уравнений, связывающих эти переменные:
                   N= [(n − 1)r + 2] − (r − 1)n = n − r + 2 .    (94)
      Проиллюстрируем это число на примере воды. Пусть имеется рав-
новесная трехфазная система, состоящая из одной компоненты, т.е. n=1,
r=3. Из условия (94) следует, что такая система не имеет свободных сте-
пеней свободы, т.е. нельзя изменить ни одного параметра, чтобы при
этом система оставалась в равновесии. Легко убедится, что при равно-
весии двух фаз можно изменять один параметр, сохраняя равновесие
системы: равновесие между водой и паром может быть в широком ин-
тервале температуры от 0 0 С до 1000 С.


                            Фазовые переходы