ギブズの相律とは？
ギブズの相律は、物理化学・熱力学における基本的な関係式で、平衡状態にある系で相の数を変えずに独立して変化させられる示強性変数の数（自由度）を求めるものです。式は \(F = C - P + 2\) で表され、F は自由度、C は化学成分の数、P は存在する相の数を示します。式の「+2」は、温度と圧力という2つの示強性変数に対応しています。
この計算機の使い方
まず成分数（C）を入力します。これは、系内のすべての相を定義するために必要な、独立した化学種の最小数です。次に相数（P）を入力します。相とは、固体・液体・気体や、異なる結晶構造をもつ固相などを指します。入力すると、自由度 F が即座に表示されます。F = 0 は系が不変（三重点のように1点に固定される）であることを意味し、F = 1 は一変系、F = 2 は二変系を表します。
公式の意味
各相は相間の平衡を通じて系に制約を加える一方、各成分と2つの状態変数（温度 T と圧力 P）は自由度を増やします。成分数から相数を引いて2を足すことで、独立して変化させられる変数の正味の数が得られます。圧力を一定に保つ場合（凝縮系・縮約相律）には、式は \(F = C - P + 1\) となります。
計算例
三重点にある純水を考えてみましょう。この場合、C = 1（水のみ）、P = 3（氷・液体の水・水蒸気が共存）です。すると $$F = 1 - 3 + 2 = 0$$ となり、三重点は不変であることがわかります。つまり、ただ1つの正確な温度・圧力でしか存在しません。一方、液体の水だけの場合（C = 1、P = 1）は $$F = 1 - 1 + 2 = 2$$ となり、温度と圧力の両方を自由に変えることができます。
よくある質問
なぜ「+2」なのですか？ 相平衡に影響する2つの示強性状態変数、すなわち温度と圧力を表しているためです。
F がマイナスになることはありますか？ ありません。負の値は、制約が過剰で平衡状態では共存し得ない、成立不可能な成分数と相数の組み合わせを示しています。
圧力が一定の場合はどうしますか？ 縮約相律 \(F = C - P + 1\) を使います。これは冶金学や凝縮相系でよく用いられます。
