गिब्स फेज नियम कैलकुलेटर

गणना दर्ज करें

घटकों की संख्या (C)

प्रावस्थाओं की संख्या (P)

परिणाम

स्वतंत्रता की कोटि (F)

1

स्वतंत्र गहन चर

घटक (C)	1
प्रावस्थाएँ (P)	2
समीकरण	F = C − P + 2

गिब्स फेज नियम क्या है?

गिब्स फेज नियम भौतिक रसायन और ऊष्मागतिकी का एक मूलभूत संबंध है, जो यह बताता है कि साम्यावस्था (equilibrium) में किसी निकाय की प्रावस्थाओं की संख्या बदले बिना आप कितने स्वतंत्र गहन चर (intensive variables) यानी स्वतंत्रता की कोटियों को बदल सकते हैं। इसे \(F = C - P + 2\) के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ F स्वतंत्रता की कोटि (degrees of freedom) है, C रासायनिक घटकों की संख्या है, और P उपस्थित प्रावस्थाओं की संख्या है। यहाँ "+2" तापमान और दाब — इन दो गहन चरों को दर्शाता है।

इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें

घटकों की संख्या (C) दर्ज करें — यानी हर प्रावस्था को परिभाषित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम स्वतंत्र रासायनिक प्रजातियों की संख्या — और प्रावस्थाओं की संख्या (P) डालें, जैसे ठोस, द्रव, गैस, या विभिन्न ठोस संरचनाएँ। कैलकुलेटर तुरंत F, यानी स्वतंत्रता की कोटि लौटा देता है। F = 0 का अर्थ है कि निकाय अचर (invariant) है, यानी किसी एक निश्चित बिंदु पर स्थिर है, जैसे त्रिक बिंदु (triple point); F = 1 का अर्थ एकचर (univariant) और F = 2 का अर्थ द्विचर (bivariant) है।

सूत्र की व्याख्या

प्रत्येक प्रावस्था, प्रावस्थाओं के बीच साम्य के कारण कुछ अवरोध (constraints) जोड़ती है, जबकि प्रत्येक घटक तथा दो अवस्था-चर (T और P) स्वतंत्रता बढ़ाते हैं। घटकों में से प्रावस्थाएँ घटाकर और 2 जोड़कर हमें उन चरों की शुद्ध संख्या मिलती है जिन्हें आप स्वतंत्र रूप से बदल सकते हैं। यदि दाब को स्थिर रखा जाए (संघनित/समानीत फेज नियम — condensed/reduced phase rule), तो सूत्र बन जाता है $$F = C - P + 1$$।

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प्रावस्था नियम स्वतंत्रता की कोटि (F) को घटकों (C) और प्रावस्थाओं (P) से जोड़ता है।

हल किया गया उदाहरण

शुद्ध जल को उसके त्रिक बिंदु पर लीजिए। यहाँ C = 1 (केवल जल) और P = 3 (बर्फ, द्रव जल और वाष्प एक साथ मौजूद)। तब $$F = 1 - 3 + 2 = 0$$, अर्थात् त्रिक बिंदु अचर है — यह केवल एक ही निश्चित तापमान और दाब पर अस्तित्व में रहता है। यदि केवल द्रव जल हो (C = 1, P = 1), तो $$F = 1 - 1 + 2 = 2$$, यानी तापमान और दाब दोनों स्वतंत्र रूप से बदले जा सकते हैं।

एक घटक के लिए, क्षेत्र में F = 2, सीमा रेखा पर 1, और त्रिक बिंदु पर 0 होता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

"+2" क्यों होता है? यह दो गहन अवस्था-चरों — तापमान और दाब — को दर्शाता है, जो प्रावस्था साम्य को प्रभावित करते हैं।

क्या F ऋणात्मक हो सकता है? नहीं। ऋणात्मक परिणाम घटकों और प्रावस्थाओं के ऐसे असंभव (अति-अवरोधित) संयोजन को दर्शाता है, जो साम्यावस्था में एक साथ नहीं रह सकते।

यदि दाब स्थिर हो तो? तब समानीत फेज नियम $$F = C - P + 1$$ का उपयोग करें, जो धातुकर्म (metallurgy) और संघनित-प्रावस्था निकायों में आम है।