吉布斯相律

提出者介紹

吉布斯生平

約西亞·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）1839年2月11日生於美國康乃狄克州紐哈芬城。在這裡有一所著名的大學—耶魯大學，吉布斯的父親就是這所大學的教授。1854一1858年吉布斯就學於該校，1863年在母校獲哲學博士學位並留校擔任助教（當時所謂“哲學博士”，指的就是自然科學博士）。1866一1868年先後留學法國和德國的高等學府，例如巴黎大學、柏林大學和海德堡大學，親耳聆聽了許多知名學者的演講。1869年回到耶魯大學繼續任教，1871年成為數學物理教授。他擔任此職一直到1903年在紐哈芬逝世。

他在熱力學平衡與穩定性方面做了大量的研究工作並取得豐碩的成果，於1873-1878年間連續發表了3篇熱力學論文，奠定了熱力學理論體系的基礎。其中第三篇論文《論多相物質的平衡》是其最重要的成果。在這篇文章中，吉布斯提出了許多重要的熱力學概念，至今仍被廣泛使用。他完成了相律的推導。作為物理化學的重要基石之一，相律解決了化學反應系統平衡方面的眾多問題。他還提出了作為化學反應平衡判據的吉布斯自由能。吉布斯對於科學發展的另一大貢獻集中於統計力學方面，他於1902年出版了<《同熱力學合理基礎有特殊聯繫而發展起來的統計力學的基本原理》一書。在書中，他提出了系綜理論，導出了相密度守恆原理，實現了統計物理學從分子運動論到統計力學的重大飛躍。他被譽為富蘭克林以後美國最偉大的科學家，是世界科學史上的重要人物之一。

著作

1873年吉布斯發表了《流體的熱力學的圖解方法》和《用曲面描述物質的熱力學性質的幾何方法》兩篇論文。他認為熵（S）也是最基本的熱力學概念，是同內能（U），體積（V），壓力（p），溫度（T）一樣的熱力學狀態函式。將熱力學第一定律和第二定律結合起來，他得到了熱力學基本方程。1902年吉布斯出版了《同熱力學合理基礎有特殊聯繫而發展起來的統計力學的基本原理》，1889年之後吉布斯撰寫了一部關於統計力學的經典教科書《統計力學的基本原理》。

在這些論文中，他以詳盡的數學形式和嚴密的邏輯推理，探討了卡諾、焦耳、亥姆霍茲以及開爾文等人創立的熱力學原理，儘管這些原理是以研究熱機而引出的，但吉布斯卻將這些原理通過數學論述套用到化學反應及多相體系中。在這3篇論文中，最為有名的是第3篇（前兩篇可以說是第3篇的準備篇），這是一篇綜合性論文，先後分兩部分發表，對化學熱力學的數學基礎和理論基礎做出了開拓性的巨大貢獻，對多相平衡的理論研究有著極為豐富的思想內容。