Важным частным случаем состояния смеси является состояние равновесия, предполагающее установление в системе энергетического, химического, фазового равновесия. Химическое равновесие означает, что состав смеси соответствует определенной температуре и давлению.

Для расчета равновесного состава нужно составить и решить систему уравнений химического равновесия. В большинстве практически интересных случаев необходимо определить равновесный состав при известных (заданных) значениях температуры и давления. Значения всех термодинамических свойств индивидуальных веществ предполагаются известными.

Расчет химического равновесия основан на решении системы уравнений, которые следуют из законов классической термодинамики и условий сохранения вещества.

1. Пусть в рассматриваемой термодинамической системе установилось термодинамическое равновесие обратимых реакций диссоциации и рекомбинации. Если равновесие установилось при P=const и T=const, то в этом случае изобарно-изотермический потенциал принимает минимальное значение G=min.
2. Уравнения сохранения вещества соответствуют равенству числа атомов химического элемента i в левой и правой частях уравнения условной химической реакции:

топливо↔продукты рекции,

число атомов элемента i в топливе равно числу атомов элемента i в продуктах сгорания.

Обозначим молекулярные продукты реакции символом M_j (j=1,…, l), а атомарные – символом Aⁱ (i=1,…, m). Тогда условная химическая реакция имеет вид:

(7.3)

где b_iT – количество атомов i-го химического элемента; n – число молей; a_ij – число атомов i-го элемента в j-й компоненте.

Каждую молекулярную компоненту можно представить:

Собирая число атомов при каждом элементе можно записать:

(7.4)

Уравнение (7.4) выражает закон сохранения массы i-го вещества.