将他的热力学分析方法拓展到复相系统，并考虑到了多种实际应用情况。他在一部题为《关于多相物质平衡》的学术专着中叙述了这一工作。这部专着分为两个部分，由康涅狄格学会先后于1875年和1878年出版。这部300余页的专着包含了700个有标号的方程式。其以鲁道夫·克劳修斯说的一段有关热力学第一定律和热力学第二定律的话开篇：“整个世界的能量是守恒的。整个世界的熵趋向于一个最大值。”吉布斯在这部专着中利用热力学分析技巧严谨而巧妙地阐释了物理化学现象，对大量原本孤立的实验事实和观测结果做出了解释并将它们联系起来。这部