Fisikawan dan matematikawan Amerika terkemuka, Josiah Willard Gibbs berkontribusi besar dalam pengembangan studi teoretis tentang termodinamika, membangun di atas dasar ilmiah gagasan mengenai perilaku cairan dan perpindahan panas, membangun hubungan termodinamika dengan kimia dan meletakkan dasar definitif fisika. kimia.
Memperkenalkan dalam termodinamika parameter baru, yang diwakili oleh variabel ekstensif seperti energi internal dan entropi untuk karakterisasi keadaan kesetimbangan suatu sistem, ia menyusun pembingkaian oleh variabel-variabel ruang affine ini, yang dikenal sebagai ruang Gibbs.
Hal ini juga berutang pembentukan hubungan antara variabel intensif yang mencirikan sistem yang diwakili oleh persamaan diferensial dan formula yang memungkinkan menentukan nilai afinitas kimia dalam reaksi isotermal atau isobarik.
Dia juga penulis teori baru untuk penanganan masalah grafis, mendirikan bidang baru Kimia, selain menerbitkan beberapa artikel di bidang teori elektromagnetik dan juga menyumbangkan buku tentang Mekanika Statistik.
Kontribusi ilmiah pertama Gibas baru muncul setelah ia berusia 34 tahun, dan menunjukkan pengetahuan uniknya tentang termodinamika.
Aturan Fase Gibbs
Aturan ini menetapkan hubungan antara jumlah fase, komponen, faktor internal dan eksternal sistem dalam kesetimbangan dan memungkinkan untuk memeriksa apakah gambar diagram kesetimbangan dilakukan dengan baik.
Sistem adalah himpunan fase dalam kesetimbangan yang dapat berupa: sederhana (Pb murni atau Sb, terpisah); kompleks (ikatan Pb + Sb)
- A) Homogen: (Pb + Sb, cair).
- B) Heterogen (Pb dan Sb, dalam keadaan padat).
Komponen (C) adalah bagian yang tidak terpisahkan dari sistem, berupa unsur atau senyawa kimia, misalnya: PB dan Sb; Fe dan Fe 3 C. Jumlah komponen diidentifikasi dengan huruf (C).
Fasa (P) adalah bagian homogen dari sistem, dipisahkan dari bagian lain (dalam sistem yang kompleks) oleh permukaan pemisah (antarmuka). Fase dapat berupa padat, cair atau gas. Dalam ikatan, fase terdiri dari komponen murni, larutan padat atau cair, serta senyawa kimia. Jumlah fase ditunjuk oleh (P). Jumlah derajat kebebasan (F) adalah jumlah faktor kesetimbangan yang dapat bervariasi dalam batas-batas tertentu, tanpa mengubah jumlah fase.
Faktor penyeimbang adalah:
- I) Konsentrasi komponen dalam fase (faktor internal)
- II) Suhu dan tekanan (faktor eksternal)
Ketika datang ke ikatan logam, tekanan dikecualikan dan kemudian hanya satu faktor eksternal yang tersisa, suhu.
Aturan fase untuk ikatan logam dapat dinyatakan dengan F = C + 1 – P.
Karena nilai (F) tidak boleh negatif, jumlah fase harus ditentukan oleh P = C + 1, yaitu, dalam sistem biner (K = 2 komponen) jumlah fase tidak boleh lebih besar dari 3.
Contoh: Kita dapat melihat apa yang terjadi pada titik eutektik.
Ada tiga fase: Fase cair; Pb dan Sb. Dan jumlah derajat kebebasan adalah nol (keseimbangan tidak berubah):
F = 2 + 1 – 3 = 0, yaitu, kesetimbangan tiga fase diverifikasi pada suhu tertentu.
Antara padat dan cair
Ada dua fase hadir: cair dan kristal
hipoeutik – Pb
hipereutik – Sb
F = 2 + 1 – 2 = 1
C + 1 – P = derajat kebebasan
Ini menentukan adanya derajat kebebasan (keseimbangan monovarian)
Di atas garis cair
F = 2 + 1 – 1 Hanya ada satu fase: cair
F = 2 derajat kebebasan
Dengan demikian, suhu dan konsentrasi ikatan dapat bervariasi, mempertahankan keadaan fase tunggal.