相與相變
吉布斯相律
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假設你想讓冰、液態水和蒸氣三者同時共存。你有多大的自由去擰溫度或壓強的旋鈕，還能讓這三者都留住？答案出人意料：一點自由都沒有——恰好只有一組條件行得通。吉布斯相律就是給出這類答案的簡單帳目。
這條律是一個小方程：自由度等於組分數，減去存在的相數，再加二（F = C − P + 2）。「組分」數的是不同的化學物質；「相」數的是共存的固、液、氣區域；「自由度」數的是在保持同一組相不變的前提下，你可以獨立改變多少個條件（比如溫度和壓強）。那個「+2」代表的正是溫度和壓強這兩個可調旋鈕。
這是每一張相圖的邏輯骨架。對一種純物質，單一個相給出兩個自由度（圖上一整片可以漫遊的區域），兩個相共存給出一個（一條你必須待在上面的線），三個相給出零（一個固定的點——三相點）。這條律解釋了為什麼共存區是點和線、而不是一團塊狀，而且它還能推廣到合金、岩石和化學混合物。
對純水（單組分）：在液體區域只有一個相，所以 F = 1 − 1 + 2 = 2（可在一片區域裡漫遊）；沿沸騰線兩個相共存，所以 F = 1 − 2 + 2 = 1（被鎖在一條線上）；在三相點 F = 1 − 3 + 2 = 0（一個固定的點）。
共存的相越多，你能自由擰動的旋鈕就越少。
那個「+2」假定溫度和壓強是僅有的兩個變量。如果你把壓強固定（比如固定在 1 個大氣壓，研究合金時常這樣），這條律就變成 F = C − P + 1。這條律數的是獨立的組分，而不只是化學物種——一個有反應的系統，組分數可能比物質種類還少。
又稱
另見