закон фаз, соотношение термодинамики (См.
Термодинамика)
, согласно которому для любой равновесной системы сумма числа
фаз φ и вариантности (См.
Вариантность)
v равна числу
Компонентов
k, увеличенному на число параметров
n, определяющих равновесное состояние системы: φ +
v = k + n. При этом параметры состояния - температура
Т, давление
р, напряжённости электрического и магнитного полей и др. - должны быть одинаковыми во всех фазах. Если состояние системы может изменяться лишь под действием
Т и
р, причём размеры фаз таковы, что можно пренебречь величиной их поверхностной энергии, то Ф. п. принимает вид:
v = k + 2-φ.
Для конденсированных систем (например, сплавов (См.
Сплавы) металлов), где
р либо постоянно, либо изменяется так незначительно, что не влияет на состояние равновесия, Ф. п. принимает вид:
v = k + 1 - φ; при переменном
р и постоянном
Т его вид тот же. Если состав сосуществующих фаз одинаков, как в максимумах и минимумах диаграмм состав - давление пара (см.
Коновалова законы)
, а также диаграмм состав - температура кристаллизации (см.
Розебома правила)
, система ведёт себя как однокомпонентная, т. е. для неё
v = 3 - φ (при переменных
р и Т) или
v = 2 - φ (при постоянном
р или Т). Наконец, когда в системе образуется химическое соединение, то
k равно разности между числом химически индивидуальных веществ и числом независимых реакций.
Примеры. 1) Одно вещество (например, сера) может находиться: а) в одной фазе, в частности газообразной (v = 1 - 1 + 2 = 2), система дивариантна, т. е.
Т и
р можно менять в определённых пределах независимо друг от друга; б) в двух фазах, например в виде кипящей жидкости, находящейся в равновесии с паром (
v = 1 - 2 + 2 = 1), система моновариантна, возможно изменение только
Т или
р, так как оба параметра связаны функциональной зависимостью (см. Клапейрона - Клаузиуса уравнение (См.
Клапейрона - Клаузиуса уравнение))
, в) в трёх фазах, в частности в виде ромбической серы в равновесии с жидкой и газообразной (
v = 1 - 3 + 2
= 0), система нонвариантна; фазы сосуществуют при единственных значениях р и
Т, см.
Тройная точка. 2) Система, состоящая из воды и соли, тривариантна при наличии одной фазы (например, для раствора можно менять в известных пределах
Т, р и концентрацию раствора
с) и нонвариантна при наличии четырёх фаз (водного раствора, соли, льда и пара, эти фазы могут сосуществовать при единственном сочетании значений
Т, р и
с)
.
Лит.: Гиббедж. В., О существующих фазах материи, в его кн.: Термодинамические работы, пер. с англ., М. - Л., 1950, с. 143-48; Аносов В. Я., Погодин С. А., Основные начала физико-химического анализа, М. - Л., 1947; Древинг В. П., Калашников Я. А., Правило фаз с изложением основ термодинамики, [2 изд., М.], 1964; Сторонкин А. В., Термодинамика гетерогенных систем, ч. 1-3, [Л.], 1967-69; Карапетьянц М. Х., Химическая термодинамика, 3 изд., М., 1975.
М. Х. Карапетьянц.