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Gibbs-PhasenregelZoomA-Z

Fachgebiet - Thermodynamik

Die Gibbs'sche Phasenregel, benannt nach dem US-amerikanischen Physiker Josiah Gibbs, gibt an, ob ein Phasensystem aus P Phasen, K  Komponenten und den beiden Zustandsgrößen Druck und Temperatur stabil (Gleichgewicht) ist:

F+P=K+2F=Anzahl Freiheitsgrade

Die Gibbs'sche Phasenregel kann mit Hilfe der Gibbs-Duhem-Gleichung abgeleitet werden: Die Gleichung für ein homogenes Phasensystem mit K Komponenten wird durch K chemische Potenziale (chemisches Potenzial) sowie Druck und Temperatur beschrieben, also K+2 Größen. Notwendig sind aber nur K1 Größen, da bei K chemischen Potenzialen ein Potenzial berechnet werden kann. Ein entsprechendes heterogenes System mit P Phasen benötigt dann nur K+2P Größen.

Die Anzahl der Freiheitsgrade gibt nun an, wieviel Zustandsgrößen unabhängig voneinander verändert werden können.

z.B. ist am Tripelpunkt des Wassers die Anzahl der Freiheitsgrade F=K+2P=1+23=0, d.h. werden Druck oder Temperatur geändert, nimmt die Anzahl der Phasen ab. Auf der Siede- oder Kondensationskurve ist die Anzahl der Freiheitsgrade F=K+2P=1+22=1, d.h. werden Druck oder Temperatur geändert bleibt die Anzahl der Phasen konstant. Die Anzahl der Freiheitsgrade der Einphasengebiete (Dampf, Flüssigkeit, Eis) ist F=K+2P=1+21=2. Druck und Temperatur können beide in weiten Bereichen geändert werden, ohne dass die Phase sich umwandelt.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Phasendiagramme binärer SystemeLevel 190 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Die Lerneinheit beschäftigt sich mit den einfachsten Phasendiagrammen binärer Systeme. Es wird auf Phasendiagramme idealer und nicht idealer Gemische eingegangen. Es wird beschrieben, welche Veränderungen ein System erfährt, wenn die Temperatur oder die Zusammensetzung geändert wird.

Koexistierende Mischphasen - Gibbs'sches PhasengesetzLevel 130 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Wir betrachten in dieser Lerneinheit Systeme, die aus mehreren Phasen aufgebaut sind. Jede dieser Phasen ist entweder eine reine Phase oder eine homogene Mischphase. Ein im Gleichgewicht befindliches System aus einer oder mehreren Phasen gehorcht dem Gibbs'schen Phasengesetz.