Resultados

Grados de libertad (F)

variables intensivas independientes

Componentes (C)	1
Fases (P)	2
Ecuación	F = C − P + 2

¿Qué es la regla de las fases de Gibbs?

La regla de las fases de Gibbs es una relación fundamental de la química física y la termodinámica que determina cuántas variables intensivas independientes (los grados de libertad) puedes modificar sin cambiar el número de fases de un sistema en equilibrio. Se expresa como $F = C - P + 2$, donde F son los grados de libertad, C es el número de componentes químicos y P es el número de fases presentes. El «+2» da cuenta de las dos variables intensivas: la temperatura y la presión.

Cómo usar esta calculadora

Introduce el número de componentes (C) —el mínimo de especies químicas independientes necesarias para definir todas las fases— y el número de fases (P), como sólido, líquido, gas o distintas estructuras sólidas. La calculadora devuelve al instante F, los grados de libertad. Un valor de F = 0 significa que el sistema es invariante (fijado en un único punto, como un punto triple); F = 1 es univariante y F = 2 es bivariante.

La fórmula explicada

Cada fase aporta restricciones a través del equilibrio entre fases, mientras que cada componente y las dos variables de estado (T y P) añaden libertad. Al restar las fases a los componentes y sumar 2 se obtiene el recuento neto de variables que puedes modificar de forma independiente. Si la presión se mantiene constante (la regla de las fases reducida o condensada), la fórmula pasa a ser $F = C - P + 1$.

Diagrama que descompone la ecuación de la regla de las fases de Gibbs F igual a C menos P más 2, con cada variable etiquetada — La regla de las fases relaciona los grados de libertad (F) con los componentes (C) y las fases (P).

Ejemplo resuelto

Tomemos agua pura en su punto triple. Aquí C = 1 (solo agua) y P = 3 (hielo, agua líquida y vapor coexistiendo). Entonces $$F = 1 - 3 + 2 = 0,$$ lo que significa que el punto triple es invariante: solo existe a una temperatura y una presión exactas. Para el agua líquida sola (C = 1, P = 1), $$F = 1 - 1 + 2 = 2,$$ de modo que tanto la temperatura como la presión pueden variar libremente.

Diagrama de fases presión-temperatura de una sustancia pura que muestra las regiones de sólido, líquido y gas, un punto triple y puntos de ejemplo en una región, una línea y un punto — Para un componente, F = 2 en una región, 1 en una línea de frontera y 0 en el punto triple.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el «+2»? Representa las dos variables de estado intensivas, la temperatura y la presión, que influyen en el equilibrio de fases.

¿Puede F ser negativo? No. Un resultado negativo indica una combinación imposible (sobrerrestringida) de componentes y fases que no puede coexistir en equilibrio.

¿Y si la presión es fija? Usa la regla de las fases reducida $F = C - P + 1$, habitual en metalurgia y en sistemas de fases condensadas.

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