2.14 Počet stupňů volnosti kniha

Počet stupňů volnosti vroucí vody (tj. kapalné vody v rovnováze s vodní párou) je

a)  v = −1
b)  v = 0
c)  v = 1
d)  v = 2

Výsledek

c) v = 1

Řešení

fig/hory.gif Pro řešení úlohy aplikujeme Gibbsův fázový zákon

displaymath

kde v je hledaný počet stupňů volnosti, k je počet složek v systému, f je počet rovnovážných fází a C je počet dalších vazných podmínek (např. fixní koncentrace, chemická reakce, konstantní teplota, atd.)

V úloze se jedná o případ, kdy máme jednu složku – vodu (k = 1), dvě fáze – plynnou a kapalnou (f = 2) a žádnou další vaznou podmínku (C = 0). Pro stupeň volnosti tudíž dostaneme hodnotu v = 12+20 = 1.

Na tomto příkladu je možno demonstrovat význam pojmu stupeň volnosti: Zeptá-li se nás někdo: "Při jaké teplotě vře voda?", měli bychom reagovat otázkou: "A za jakého tlaku?", čímž naznačíme, že pro jednoznačnou odpověď je nutno specifikovat ještě jednu intenzivní proměnnou (tlak).