吉布斯相律

对于纯物质，如水，无论是处于气态、液态、还是固态，其压强和温度都可以独立地在一定范围变化同时保证物质仍然以这一类状态稳定存在。同一种物质甚至多种物质也可以多相共存。例如在密闭的容器中装部分水，水面以上的空间中一定存在水蒸气，而且水蒸气的压强只与温度有关，也就是说此时温度与压强不能再独立地变化，如果人为将压强控制在其他值，那么其中一相便会消失。若将水换成乙醇水溶液，压强跟温度又可以在一定范围内独立改变。对于冰水混合物而言，道理也一样。在温度为0.01℃（273.16K）压强为611.73Pa时，封闭体系中冰、水、水蒸气可以同时稳定存在，不过这时只要温度或压强稍有变化，至少会有一相消失。

因此，热力学系统的自由度(系统能独立改变的强度量的个数)与系统相的数量和系统组元素之间存在一定关系，其数学表达式为

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上式称为相律，最先由吉布斯证明。式中f为系统自由度，k为独立组元数，σ为平衡共存相数。