Gibbs‘sche Phasenregel Bsp.

    Hallo,

    ich verstehe die Gibbs‘sche Phasenregel noch nicht so ganz… In Vorlesung 4 "Legierungskunde Teil 1" Folie 15 wird diese erläutert.
    F+P=K+2

    Ich verstehe F und K nicht genau…
    Wir hatten das Beispiel mit Wasser. Ich versteh das mit den Freiheitsgraden (F) gar nicht…
    Und K ist die Anzahl der Komponenten, also die Elemente, die das System bilden. Ich war zwar immer richtig lausig in Chemie, aber sogar ich weiß, dass Wasser aus Sauerstoff und Wasserstoff besteht… Warum ist K dann immer 1 und nicht zwei?

    Vielen Dank schonmal x)
    Liebe Grüße
    Omnomnom

    Hi!

    Ich versuche mich mal daran, die Gibbs'sche Phasenregel halbwegs brauchbar zu erklären.

    Die allgemeine Formel lautet ja f=N-P+2 mit
    f: # Freiheitsgrade
    N: # unabhängiger Elemente des Systems (bei dir K)
    P: # gleichzeitig auftretende Phasen

    Zu N:
    Wasser ist eine Verbindung, die nur aus einer Sorte Elemente besteht, nämlich dem Molekül H_2O. H_2O ist aber ein fester Bestandteil, da das Sauerstoff-Atom sich ja nicht unabhängig von seinen Bindungspartnern bewegen. Daher ist N=1. Wenn du dem Wasser noch irgendetwas hinzufügen würdest und machst es beispielsweise zu einer Salzlösung, dann hast du ein (mindestens) 2-komponentiges System, nämlich H_2O und dein Salz. Dann wäre N=2. Es ist also nicht die Anzahl der Atom-Arten im System dafür verantwortlich, was du als Wert für N wählst, sondern die Anzahl der voneinander unabhängigen Teilchenarten.

    Zu P und f:
    Die Anzahl der gleichzeitig auftretenden Phasen. Hier gibt es beim Wasser 3 Fälle:
    P=1, also befindet sich das System in genau einer Phase (bspw. gasförmig, flüssig, fest). Du kannst nun hergehen und sowohl den Druck p als auch die Temperatur T beliebig verändern und bleibst immer noch im selben Gebiet. Du hast also 2 Freiheitsgrade f=2, nämlich T und p.
    P=2, das System beinhaltet 2 verschiedene Phasen. Beispielsweise treten der feste und der flüssige Wasserzustand gleichzeitig auf (Wasserdampf). Wenn du jetzt den Druck p veränderst, ist die Temperatur des Systems bereits festgelegt, da du dich nur entlang der Linie im Phasendiagramm bewegen darfst (denn ansonsten geht das System in ein 1-Phasen-System über). Wenn du die Temperatur T veränderst, ist also auch der Druck p festgelegt. Du hast nur eine Stellschraube am System, daher ist dein Freiheitsgrad f=1.
    P=3, das System beinhaltet alle 3 Phasen gleichzeitig. Bei Wasser ist dies genau am Tripelpunkt erfüllt. Du hast keinen Freiheitsgrad, denn würdest du die Temperatur oder den Druck ändern, verlässt du direkt den Tripelpunkt und das System geht in ein 1- oder 2-Phasensystem über.


    Okay... also geht es bei N nicht um die Elemente… vielen vielen Dank für diese ausführliche Erklärung! Hilft mir wirklich weiter :)