相

相律作為物理化學中最具有代表性的規律之一，是吉布斯根據熱力學原理得出的，它用於確定相平衡系統中能夠獨立改變的變數個數。相和相數、自由度和自由度係數是用來推導相律的基本概念。

自由度是指維持系統相數不變情況下，可以獨立改變的變數（如溫度、壓力、組成等），其個數為自由度數，用F表示。如純水在氣、液兩相平衡共存時，若改變溫度同時要維持氣液兩相共存，則系統的壓力必須等於該溫度下的飽和蒸汽壓而不能任意選擇，否則會有一個相消失。同樣，若改變壓力，溫度也不能任意選擇。即水與水蒸氣兩相平衡系統中，能獨立改變得變數只有一個，即自由度數F=1。又如任意組成的二組分鹽水溶液與水蒸氣兩相平衡系統，可以改變的變數有三個：溫度、壓力（水蒸氣壓力）和鹽水溶液的組成。但水蒸氣壓力是溫度和溶液組成的函數，故這個系統的自由度數F=2。若鹽是過量的，系統中為固體鹽、鹽的飽和水溶液與水蒸氣三相平衡。當溫度一定時，鹽的溶解度一定，因而水蒸氣壓力也一定，能夠獨立改變的變數只有一個，故系統的自由度數F=1。

要確定一個相平衡系統的自由度數，對於簡單的系統可憑經驗加以判斷，但對複雜系統，如多相、多組分相平衡系統，則需要藉助相律加以確定。

相律的主要目的是確定系統的自由度數，即獨立變數個數，其基本思路為：

自由度數=總變數數-非獨立變數數

任何一個非獨立變數，它總可以通過一個與獨立變數關聯的方程式來表示，具有多少非獨立變數，一定對應多少關聯變數的方程式，故有：

自由度數=總變數數-方程式數

總變數數包括溫度、壓力及組成。方程式數：系統中P個相就有P個關聯組成的方程。

化學化工生產中對產品進行分離、提純時離不開蒸餾、結晶、萃取等各種單元操作，而這些單元操作過程中的理論基礎就是相平衡原理。此外在冶金、材料、採礦、地質等行業過程中，也需要相平衡的知識。

相平衡研究的一項主要內容是表達一個相平衡系統的狀態如何隨其組成、溫度、壓力等變數而變化，而要描述這種相平衡系統狀態的變化，主要有兩種方法：一是從熱力學的基本原理、公式出發，推導系統的溫度、壓力與各相組成間的關係，並用數學公式予以表示，如克拉佩龍方程、拉烏爾定律等；另一種方法是用圖形表示相平衡系統溫度、壓力、組成間的關係，這種圖形稱為相圖。

相平衡（phase equilibrium）在一定的條件下，當一個多相系統中各相的性質和數量均不隨時間變化時，稱此系統處於相平衡。此時從宏觀上看，沒有物質由一相向另一相的凈遷移，但從微觀上看，不同相間分子轉移並未停止，只是兩個方向的遷移速率相同而已。

相平衡條件：相平衡時任一物質在各相中的化學勢相等。