状態図

特定の物質の相は、圧力と温度に依存します。 したがって、各領域の相を示す圧力対温度のプロットは、物質の熱特性についてのかなりの洞察を提供します。 このようなプロットは状態図として知られています。 たとえば、水の状態図 (図 1) では、相間の実線の曲線の境界は相転移 (つまり、相が共存する温度と圧力) を示します。

圧力が増加すると、水の沸騰温度は 218 気圧の圧力で 374 ℃まで徐々に上昇します。 これは圧力鍋で実証できます。圧力鍋では、100℃を超える温度でも水はすべて沸騰することなく液体として存在できるため、開いた鍋よりも早く食品を調理できます。 沸点曲線は臨界点と呼ばれる特定の点で終わります。この温度を超えると液相と気相が区別できなくなります。 この物質は超臨界流体と呼ばれます。 臨界点を超える十分に高い圧力では、気体は液体の密度を持ちますが、凝縮しません。 この臨界点における圧力は臨界圧力として知られています。 たとえば、二酸化炭素は、3 つの相すべてが平衡状態で存在する温度である 31.0 ℃を超えるすべての温度で超臨界状態になります。 水の場合、三重点は 273.16 K (0.01℃) および 611.2 Pa で発生します。 これは、1.00 atm での水の融点、つまり 273.15 K (0.0 °C) よりも正確な校正温度です。