Reguła faz Gibbsa. Warunki współistnienia faz w układach jednoskładnikowych cz. II
Przejście od układu jednofazowego do dwufazowego (np. przez oziębienie pary wodnej do pojawienia się wody ciekłej) pociąga za sobą obniżenie zmienności: układ dwufazowy jest tylko jednozmienny, tzn. tylko jeden czynnik może być zmieniany dowolnie (np, temperatura). Natomiast wszystkie inne zmienne, więc także i ciśnienie, pod jakim ciecz i para współistnieją w stanie równowagi trwałej, jest zależne od temperatury i dla każdej temperatury ma wartość ściśle określoną. Para w równowadze z cieczą nazywa się parą nasyconą, a ciśnienie odpowiadające stanowi równowagi w danej temperaturze — prężnością pary nasyconej lub, krótko, prężnością pary.
Ze wzrostem temperatury prężność pary nasyconej dla wszystkich cieczy wzrasta, i to tym gwałtowniej, im wyższa jest temperatura. Przez oziębienie układu złożonego z wody i pary do 0°C można spowodować pojawienie się trzeciej fazy — lodu. Układ z dwufazowego przechodzi w trójfazowy. Pooiąga to za sobą dalsze ograniczenie jego zmienności. Trzy fazy: lód, woda i para wodna, mogą współ- isnieć ze sobą tylko w ściśle określonej temperaturze (0,01°C) i pod ściśle określonym ciśnieniem pary (4,58 mm Hg) — zmienność takiego układu wynosi zero. Zmiana czy to ciśnienia, czy1 temperatury wywoła zanik jednej z faz i przejście układu w układ dwufazowy i jednozmienny. Tak np. podwyższenie temperatury pociągnie za sobą zanik lodu i przejście do układu ciecz-para obniżenie temperatury — zanik wody i powstanie układu lód-para wreszcie przez wzrost ciśnienia nastąpi skroplenie całej ilości pary i powstanie układ lód-woda.
Warunki współistnienia faz w układzie jednoskładnikowym mogą być przedstawione graficznie w układzie współrzędnych ciśnienie-tem- peratura. Rysunek 16 przedstawia taki wykres dla wody. Współrzędne punktu X podają warunki współistnienia trzech faz: lodu, wody i pary. Jest to tzw. punkt potrójny. Biorą w nim początek trzy krzywe, z których każda podaje warunki trwałej równowagi w układach dwufazo- wych: krzywa XA dla układu ciecz-para (krzywa parowania wody), XB — dla układu lód-para (krzywa sublimacji lodu), XC — dla układu lód-woda (krzywa topnienia lodu). Krzywe te dzielą całą płaszczyznę wykresu na trzy obszary: I — obszar pary, II — wody ciekłej, III — lodu.