Artikel om faseændringer Kritisk temperatur Tripelpunkt
I diskussionen af den idealgaslov er det blevet forklaret, at den idealgaslov kun beskriver en reel gass opførsel nøjagtigt, når trykket og densiteten af den reelle gas ikke er for store. Hvis trykket og den reelle gasdensitet er store nok, giver den idealgaslov unøjagtige resultater, ligeledes når temperaturen af den reelle gas nærmer sig kogepunktet. Dette er relateret til de interaktioner, der opstår mellem reelle gasmolekyler. Gastrykket er omvendt proportionalt med gasvolumenet. Når gastrykket er stort nok, bliver gasvolumenet mindre. Fordi gasvolumenet er lavt, bliver afstanden mellem gasmolekylerne mindre. Når afstanden mellem molekylerne bliver mindre, tiltrækker molekylerne hinanden. Det er ligesom, når man sætter et stykke jern på en magnet. Hvis afstanden mellem magneten og jernet er stor nok, kan magneten ikke trække jernet til. Men hvis afstanden mellem magneten og jernet er lille, trækkes jernet tættere på.
Så gasmolekyler opfører sig som en magnet. Når afstanden mellem molekylerne er tæt nok, trækker molekylerne sig sammen. Trækkraften får afstanden mellem molekylerne til at komme tættere på hinanden (gasvolumenet bliver mindre). Normalt sker dette, når gastrykket er stort nok (stort tryk, lavt volumen. Lille volumen, afstanden mellem molekylerne bliver tættere). Derfor giver den ideelle gaslov ikke nøjagtige resultater, når trykket og densiteten af den virkelige gas er stor.
Diagram over tryk vs. trykvolumen
For bedre at forstå ovenstående problem, lad os gennemgå diagrammet, som angiver forholdet mellem gastryk og volumen. Kurverne 1, 2, 3 og 4 viser den samme gasadfærd ved forskellige temperaturer. Gastemperaturen vist i kurve 1 er højere end kurve 2. Gastemperaturen vist i kurve 2 er højere end kurve 3. Gastemperaturen vist i kurve 3 er højere end kurve 4. Kurven er skråstregen midt i diagrammet. Gastemperaturen er altid fast, hvilket kun ændrer trykket (P) og volumenet (V) af gassen.
Ifølge den idealgaslov skal linjen, der starter fra nummer 1, ende i nummer 1. Ligeledes skal linjen, der starter fra nummer 2, stoppe ved nummer 2. Den virkelighed, der opleves af en reel gas, er ikke den, der er beskrevet i den idealgaslov. Når gastrykket er stort nok, bliver gasvolumenet mindre og afviger fra den idealgaslovs prognose (sammenlign med kurve 1 og kurve 2). Størrelsen af gasvolumenafvigelsen afhænger også af temperaturen. Hvis gassens temperatur er lavere og nærmer sig smeltepunktet, også kendt som kogepunktet (punkt b), oplever gassen normalt en mere betydelig volumenafvigelse end når temperaturen er højere (sammenlign kurve 1, 2, 3 og 4). Påvirket af tilstedeværelsen af tiltrækning mellem gasmolekylerne, som forklaret tidligere.
Kurve 3 i diagrammet ovenfor viser et stofs opførsel ved dets kritiske temperatur. Punktet c, som kurve tre passerer, kaldes et kritisk punkt. Ved temperaturer højere end den kritiske temperatur kan gassens form ikke ændres til flydende form, selvom den udsættes for et betydeligt tryk (sammenlign med kurve 2 og kurve 1). Det givne tryk gør kun gasvolumenet mindre, men kan ikke omdanne gassen til væske. Omvendt vil gassen ved temperaturer lavere end den kritiske temperatur ændres til væske, hvis der gives et absolut tryk (sammenlign med kurve 3). Den mængde tryk, der kan omdanne gassen til væske ved en kritisk temperatur, kaldes det kritiske tryk. Hvert stof har en forskellig kritisk temperatur og kritisk tryk.
Kurve 4 i diagrammet ovenfor viser processen med at skifte fra gas til væske. Det skyggelagte område (der ligner et bjerg) er et område, hvor gas og væske er i ligevægt. I starten er gasvolumenet stort. Efter gastrykket stiger, bliver gasvolumenet mindre, indtil det når punkt b (punkt b er smeltepunktet, også kendt som kogepunktet). Når det når punkt b, begynder gassen at blive til væske. Under processen med at skifte gas til væske (fra punkt b til punkt a) bliver stoffets volumen mindre, selvom der ikke er nogen trykstigning (markeret med en lige linje). Ved punkt a er alle gasser blevet til væske. Efter at have nået punkt a resulterer en øget trykstigning i stoffet kun i en minimal volumenændring (markeret med en meget stejl kurve).
I hverdagen bruger vi ofte begreberne damp og gas. For eksempel vanddamp eller nitrogengas. Vi omtaler sjældent vanddamp som vandgas, selvom vanddamp er gas fra vand. Det samme gælder nitrogen, ilt osv. Nitrogen eller ilt omtales almindeligvis som gas. Gas og damp har forskellige betydninger. Hvis gassen fra et stof er under materialets kritiske temperatur, kalder vi det damp. Omvendt, hvis gassen fra et stof er over stoffets kritiske temperatur, kalder vi det en gas.
Diagram over tryk vs. temperatur (fasediagram)
Tidligere er stoffers opførsel beskrevet ved hjælp af et diagram over tryk vs. volumen. Ud over at bruge PV-diagrammet kan stoffers opførsel forklares ved hjælp af diagrammet over tryk (P) vs. temperatur (T). PT-diagrammer kaldes almindeligvis fasediagrammer. Kaldes et fasediagram, fordi dette diagram bruges til at sammenligne et stofs faser. Et af de stoffer, der ofte skifter fase, er vand.
Der er tre kurver på diagrammet, nemlig fordampningskurver, smeltekurver og sublimeringskurver.
Fordampningskurven viser de punkter, hvor væske og damp er i ligevægt. Det punkt, hvor væske og damp dannes, kaldes smeltepunktet, også kendt som kogepunktet (kaldes smeltepunktet, fordi damp på dette punkt kan smelte og omdannes til vand. Kaldes kogepunktet, fordi vand på dette punkt kan koge og omdannes til damp). Fordampningskurven er således faktisk en graf, der angiver forholdet mellem tryk (P) og kogepunkt/smeltetemperatur. Det ser ud til, at jo mindre trykket er, desto lavere er temperaturen på vandets kogepunkt, eller jo højere trykket er, desto højere er temperaturen på vandets kogepunkt. Ved et tryk på 1 atm er vandets kogepunktstemperatur 100 ° C. Omvendt, ved et tryk på 218 atm er vandets kogepunktstemperatur = 374 ° C.
Et tryk på 218 atm kaldes også vandets kritiske tryk, mens en temperatur på 374 o C også kaldes vandets kritiske temperatur. Hvis damptemperaturen er mindre end 374 o C, kan damp ændre fase til væske, hvis den får et tryk på 374 o C. Trykket kan ikke omdanne dampen til væske, hvis temperaturen er højere end 218 o C.
Smeltekurven viser de punkter, hvor væsken og det faste stof er i ligevægt. Det punkt, hvor væsken og det faste stof er i ligevægt, kaldes smeltepunktet eller frysepunktet (kaldes smeltepunktet, fordi is på dette punkt kan smelte til vand. Kaldes et frysepunkt, fordi vand på dette punkt kan fryse til is). Smeltekurven er således en graf, der angiver forholdet mellem tryk (P) og smeltepunkt eller frysetemperatur. Ved et tryk på 1 atm er vands frysepunkt (eller isens smeltepunkt) = 0 ° C. I modsætning til trykket på 218 atm er vands frysepunkt (eller isens smeltepunkt) mindre end 0 ° C. Bemærk, at ved et tryk på 1 atm er vand i væske, hvis temperaturen er mellem 0 °C og 100 ° C. Vand er i det faste stof, hvis temperaturen ved et tryk på 1 atm er mindre end 0 ° C, eller vand er i dampen, hvis temperaturen ved et tryk på 1 atm overstiger 100 ° C.
Sublimeringskurven viser de punkter, hvor fast stof og damp er i ligevægt 
Ligevægt kaldes sublimeringspunktet. Sublimeringskurven er således en graf, der angiver forholdet mellem tryk (P) og temperaturen ved sublimeringspunktet. Sublimering er processen med at omdanne fast stof til damp uden at passere gennem en væske. Sublimering forekommer normalt kun ved lavt tryk. Is kan kun sublimere, hvis temperaturen er mindre end 0.01 oC og trykket er mindre end 0.006 atm. Det punkt, hvor de tre kurver skærer hinanden, kaldes tripelpunktet.
Nedenfor er et fasediagram for kuldioxid. Bemærk at skalaen på vandfasediagrammet og kuldioxidfasediagrammet ikke er lineære.
