23.01.2015

Как было объяснено, поведение свободной энергии Гиббса в зависимости от температуры для различных фаз или различных агрегатных состояний различно. В стабильном равновесии при этом существует соответственно фаза, свободная энергия Гиббса которой минимальна. Поведение свободной энергии Гиббса в зависимости от температуры при определенном давлении р может подчиняться соответствующей диаграмме фаз в координатах р-T (рис. 9.1.5).
Правило фаз Гиббса

Такая диаграмма фаз получается благодаря тому, что поверхность состояния (ср. рис. 9.1) проецируется на р—Т плоскость. При такой проекции двухфазные области отображаются как линии, а тройная линия — как тройная точка. Если параллельно температурной оси на высоте установленного давления р1 вытягивается линия, то точки пересечения с соответствующими граничными линиями фазы указывают точку испарения или точку плавления в одномерной диаграмме Г-состояния (р — константа). На границе фаз, т.е. в зоне существования двух фаз, свободная энергия Гиббса для обеих фаз одинакова.
Зоны существования отдельных фаз, изображенные в диаграмме р—Т, и их границы могут характеризоваться правилом фаз Гиббса. В пределах твердой, жидкой (расплав) и парообразной зон, которые разделены тремя ветвями диаграммы р—Т, обе переменные состояния р и T могут выбираться произвольно, не приводя к изменению состояния. Эти плоскости в диаграмме характеризуют соответственно двухвариантность (см. рис. 9.1.5).
На линиях фазовых границ между тремя зонами могут сосуществовать в зависимости от обстоятельств зоны, разделенные этой линией. Там можно выбирать свободно только одну переменную состояния, так как состояние, смотря по обстоятельствам, описывается точкой на линии фазовой границы. Линией символизируется существующий здесь моновариант.
Если должны существовать все три фазы (друг с другом) рядом, то условия в диаграмме р—Т устанавливаются одной точкой — тройной точкой. Здесь больше не существует степени свободы; точка является, таким образом, символом постоянства. Число степеней свободы F, т.е. число свободно выбираемых переменных, указывается правилом фаз Гиббса:
Правило фаз Гиббса

где К — число компонентов, a P — число фаз.
Так как в металлургических системах давление, в общем, принимается постоянным (р1, см. рис. 9.1.5), степени свободы сокращаются на одну единицу. В их металловедческом применении действует поэтому правило фаз Гиббса:
Правило фаз Гиббса