Regola delle fasi: differenze tra le versioni
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La '''regola delle fasi''' (conosciuta anche come '''regola della varianza''' di [[Willard Gibbs|Gibbs]]) permette di definire lo stato di [[equilibrio dinamico|equilibrio]] in un sistema eterogeneo.
Lo stato di equilibrio di un sistema è definito tramite un certo numero di coordinate termodinamiche di stato (parametri) che sono la [[temperatura]] T, la [[pressione]] P e le [[concentrazione]] C<sub>i</sub> delle singole specie chimiche i-esime componenti tale sistema, supposto all'equilibrio termodinamico. Questi parametri sono generalmente legati tra loro da una relazione matematica definita ''equazione di stato'', come ad esempio l'[[legge dei gas|equazione dei gas ideali]] ad un singolo componente. Dividendo i membri di questa equazione per il [[volume]], otteniamo la forma:
:<math>P = C R T \,\!</math>
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dove C è la concentrazione [[molarità|molare]] del [[gas]], o reciproco del [[volume molare]].
Tale [[equazione]], espressa nella forma C R T - P = 0, fornisce una funzione parametrica del tipo
▲Tale [[equazione]], espressa nella forma C R T - P = 0, fornisce una funzione parametrica del tipo
:<math>f(P, T, C) = 0 \,\!</math>
Questa è la forma generale dell'equazione di stato per un sistema formato da un solo componente in una qualsiasi [[fase (chimica)|fase]]. Se si ha un sistema multifase e multicomponente si possono definire delle equazioni di stato per ciascuna fase, che legano le grandezze temperatura, pressione e concentrazione dei vari componenti presenti in quella stessa fase. Considerando che in un sistema all'equilibrio la temperatura T e la pressione P sono le stesse per ogni fase, per una generica fase k a C componenti si ha:
:<math> f(T, P, {C_1}^k,...{C_c}^k) = 0 </math>
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in cui C<sub>1</sub><sup>k</sup> è la concentrazione del componente 1 nella fase k e così via. Perciò se i componenti sono C e le fasi F, si hanno tante equazioni di stato quante sono le fasi.
Tutte le concentrazioni di un componente distribuito in più fasi sono tra loro legate, in modo che all'
:<math>\left\{\begin{matrix}F_1(P, T, C_1, C_2,...C_c) = 0 \\
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Se il numero di variabili eccede il numero di equazioni, cioè se (C+2) > F, allora la differenza di (C+2) - F rappresenterà il numero di variabili, necessarie e sufficienti, che è possibile fissare arbitrariamente per definire univocamente il sistema.
Tale differenza è definita '''varianza''' (o '''[[Grado di libertà (termodinamica)|grado di libertà]]''') ed è definita dalla relazione:<ref>{{Cita|Silvestroni|p. 329}}</ref>
:<math>\operatorname \nu = C - F + 2</math>
dove:
* ν è la varianza o grado di libertà, cioè il numero di variabili che si possono modificare senza che nel sistema scompaiano una o più fasi (non si alteri l'equilibrio)
* C rappresenta il numero di componenti indipendenti del sistema (
* F corrisponde al numero di fasi presenti nel sistema
* 2 rappresenta in qualche modo le due variabili pressione e temperatura.
I ''componenti indipendenti'' del sistema sono tutte le specie chimiche necessarie e sufficienti per definire esattamente la composizione di tutte le fasi del sistema oggetto di studio. Essi possono essere in numero inferiore rispetto ai componenti totali C del sistema, in quanto, nel caso in cui esistano R relazioni di equilibrio ([[reazioni chimiche]]) o vincoli fra le loro concentrazioni, è evidente che non tutti possono variare indipendentemente dagli altri, ma solo C - R.
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Sono presenti due componenti indipendenti perché il vincolo stechiometrico 1 : 1 fra <math>CaO_{(s)} e CO_{2 (g)}</math> non sussiste. Le fasi sono tre in quanto ogni fase solida (o liquida) pura rappresenta una fase a sé stante. La varianza risulta ν = 2+2-3 = 1: essendo la composizione gassosa sempre la stessa (è presenta solamente biossido di carbonio in questa fase) è possibile variare solamente una tra la pressione e la temperatura senza alterare l'equilibrio esistente. Per variazioni di entrambi i parametri si può arrivare alla scomparsa di una fase.
==
<references/>
== Bibliografia ==
* {{cita libro | cognome= Silvestroni | nome= Paolo | titolo= Fondamenti di chimica | editore= CEA | città= | anno= 1996 | ed= 10 | id= ISBN 8840809988 | cid= Silvestroni}}
* A. Finlay ''[http://www.archive.org/details/phaseruleitsappl00find The phase rule and its applications]'' (Longmans Green, London, 1911)
{{Portale|termodinamica}}
[[Categoria:Chimica fisica]]
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