yksikomponenttijärjestelmästä

Yksikomponenttijärjestelmä on termodynamiikassa järjestelmä, joka koostuu ainoastaan yhdestä kemiallisesta aineesta. Tämä aine voi esiintyä yhdessä tai useammassa faasissa, mutta kaikki faasit ovat identtisiä kemialliselta koostumukseltaan. Esimerkiksi pelkkä vesi jäätyessään, sulaessaan tai höyrystyessään muodostaa yksikomponenttijärjestelmän, koska kaikki sen olomuodot koostuvat vain vesimolekyyleistä.

Yksikomponenttijärjestelmien termodynaaminen käyttäytyminen on suhteellisen yksinkertaista verrattuna monikomponenttijärjestelmiin. Niiden tilanmuutoksia, kuten sulamista, höyrystymistä tai sublimoitumista, voidaan kuvata tarkasti faasidiagrammien avulla. Faasidiagrammi esittää eri faasien tasapainotiloja paineen ja lämpötilan funktiona. Yksikomponenttijärjestelmillä on tyypillisesti kolmoispiste, jossa kaikki kolme kiinteää, nestemäistä ja kaasumaista faasia ovat tasapainossa keskenään.

Gibbsin faasisääntö on keskeinen työkalu yksikomponenttijärjestelmien analysoinnissa. Säännön mukaan vapausasteiden määrä (F) on yhtä suurempi kuin komponenttien määrä (C) vähennettynä faasien määrällä (P) ja lisättynä kahdella, eli F = C - P + 2. Yksikomponenttijärjestelmälle (C=1) tämä tarkoittaa, että F = 1 - P + 2 = 3 - P. Jos esimerkiksi tarkastellaan järjestelmää, jossa on vain yksi faasi (esim. pelkkää nestemäistä vettä), vapausasteita on 2, eli lämpötilaa ja painetta voidaan muuttaa itsenäisesti. Jos taas tarkastellaan kahta faasia tasapainossa (esim. vettä ja jäätä), vapausasteita on vain 1, eli joko lämpötilan tai paineen muuttaminen määrää toisen.