Grein um breytingar á fasa á gagnrýninni hitastigsþrefalda punkti
Í umræðu um lögmál kjörgassins hefur verið útskýrt að lögmál kjörgassins lýsi hegðun raunverulegs gass nákvæmlega aðeins þegar þrýstingur og eðlisþyngd þess eru ekki of mikil. Ef þrýstingur og eðlisþyngd þess eru nógu mikil gefur lögmál kjörgassins ónákvæmar niðurstöður, á sama hátt þegar hitastig raunverulegs gass nálgast suðumark. Þetta tengist víxlverkunum sem eiga sér stað milli raunverulegra gassameinda. Gasþrýstingur er í öfugu hlutfalli við rúmmál gassins. Þegar gasþrýstingurinn er nógu mikill minnkar rúmmál gassins. Vegna þess að rúmmál gassins er lítið minnkar fjarlægðin milli gassameindanna. Þegar fjarlægðin milli sameindanna minnkar draga sameindirnar hver að annarri. Það er eins og þegar þú setur járnbút á segul. Ef fjarlægðin milli segulsins og járnsins er nógu mikil getur segullinn ekki dregið járn. En ef fjarlægðin milli segulsins og járnsins er lítil, þá dregurst járnið nær.
Þannig hegða gassameindir sér eins og segull. Þegar fjarlægðin milli sameindanna er nógu lítil toga sameindirnar saman. Togkrafturinn veldur því að fjarlægðin milli sameindanna minnkar (gasrúmmálið minnkar). Venjulega gerist þetta þegar gasþrýstingurinn er nógu mikill (mikill þrýstingur, lítið rúmmál. Lítið rúmmál, fjarlægðin milli sameindanna er að minnka). Þess vegna gefur kjörgaslögmálið ekki nákvæmar niðurstöður þegar þrýstingur og eðlisþyngd raunverulegs gass eru mikil.
Skýringarmynd af þrýstingi vs. þrýstingsrúmmáli
Til að skilja vandamálið hér að ofan betur skulum við skoða skýringarmyndina sem sýnir sambandið milli gasþrýstings og rúmmáls. Ferlar 1, 2, 3 og 4 sýna sömu hegðun gassins við mismunandi hitastig. Gashitastigið sem sýnt er á ferli 1 er hærra en ferill 2. Gashitastigið sem sýnt er á ferli 2 er hærra en ferill 3. Gashitastigið sem sýnt er á ferli 3 er hærra en ferill 4. Ferillinn er skástrikið í miðju skýringarmyndarinnar. Gashitastigið er alltaf fast, sem breytir aðeins þrýstingi (P) og rúmmáli (V) gassins.
Samkvæmt kjörgaslögmálinu verður línan sem byrjar á tölu 1 að enda á tölu 1. Á sama hátt verður línan sem byrjar á tölu 2 að enda á tölu 2. Raunveruleikinn sem raunverulegt gas upplifir er ekki sá sem spáð er samkvæmt kjörgaslögmálinu. Þegar gasþrýstingurinn er nógu mikill minnkar gasrúmmálið og víkur frá spáðu kjörgaslögmálinu (berið saman við feril 1 og feril 2). Magn fráviks gasrúmmálsins er einnig háð hitastigi. Ef hitastig gassins er lægra og nálgast bræðslumarkið, þ.e. suðumarkið (punkt b), þá upplifir gasið venjulega meira rúmmálsfrávik en þegar hitastigið er hærra (berið saman ferla 1, 2, 3 og 4). Áhrifað af aðdráttarafli milli gassameindanna, eins og áður hefur verið útskýrt.
Ferillinn 3 á myndinni hér að ofan sýnir hegðun efnis við gagnrýnið hitastig þess. Punkturinn c sem ferillinn þriðji fer framhjá er kallaður gagnrýninn punktur. Við hærra hitastig en gagnrýnið hitastig getur gas ekki breyst í fljótandi form, jafnvel þótt það sé undir miklum þrýstingi (berið saman við feril 2 og feril 1). Þrýstingurinn sem gefinn er minnkar aðeins rúmmál gassins en getur ekki breytt því í vökva. Aftur á móti, við lægra hitastig en gagnrýnið hitastig, mun gasið breytast í vökva ef alþrýstingur er gefinn (berið saman við feril 3). Þrýstingurinn sem getur breytt gasinu í vökva við gagnrýnið hitastig er þekktur sem gagnrýninn þrýstingur. Hvert efni hefur mismunandi gagnrýnið hitastig og gagnrýninn þrýsting.
Ferill 4 á myndinni hér að ofan sýnir ferlið við að breytast úr gasi í vökva. Skyggða svæðið (sem líkist fjalli) er svæði þar sem gas og vökvi eru í jafnvægi. Í fyrstu er rúmmál gassins stórt. Eftir að þrýstingurinn eykst minnkar rúmmál gassins þar til það nær punkti b (punktur b er bræðslumarkið, einnig þekkt sem suðumarkið). Þegar komið er að punkti b byrjar gasið að breytast í vökva. Við breytinguna á gasinu í vökva (frá punkti b til punkts a) minnkar rúmmál efnisins jafnvel þótt engin þrýstingshækkun eigi sér stað (merkt með beinni línu). Í punkti a hafa allar lofttegundir breyst í vökva. Eftir að komið er að punkti leiðir aukinn þrýstingur á efnið aðeins til lágmarks rúmmálsbreytingar (merkt með mjög brattri feril).
Í daglegu lífi notum við oft hugtökin gufa og gas. Til dæmis vatnsgufa eða köfnunarefnisgas. Við notum sjaldan hugtökin vatnsgufa sem vatnsgas, jafnvel þótt vatnsgufa sé gas úr vatni. Eins gildir um köfnunarefni, súrefni o.s.frv. Köfnunarefni eða súrefni er almennt nefnt gas. Gas og gufa hafa mismunandi merkingu. Ef gasið frá efni er undir gagnrýninni hitastigi efnisins, þá köllum við það gufu. Aftur á móti, ef gasið frá efni er yfir gagnrýninni hitastigi efnisins, þá köllum við það gas.
Skýringarmynd af þrýstingi vs. hitastigi (fasarit)
Áður hefur verið lýst hegðun efna með því að nota myndrit af þrýstingi á móti rúmmáli. Auk þess að nota PV-myndritið er hægt að útskýra hegðun efna með því að nota myndrit af þrýstingi (P) á móti hitastigi (T). PT-myndrit eru almennt kölluð fasarit. Þau eru kölluð fasarit vegna þess að þetta myndrit er notað til að bera saman fasa efnis. Eitt af efnunum sem skiptir oft um fasa er vatn.
Það eru þrjár ferlar á myndritinu, þ.e. uppgufunarferlar, bræðsluferlar og sublimunarferlar.
Uppgufunarferillinn sýnir punktana þar sem vökvi og gufa eru í jafnvægi. Punkturinn þar sem vökvi og gufa myndast eru í jafnvægi kallast bræðslumark, einnig þekktur sem suðumark (kallað bræðslumark vegna þess að á þessum tímapunkti getur gufa bráðnað og breyst í vatn. Kallað suðumark vegna þess að á þessum tímapunkti getur vatn soðið og breyst í gufu). Þannig er uppgufunarferillinn í raun línurit sem sýnir sambandið milli þrýstings (P) og suðumarks/bræðslumarks. Það virðist sem því minni sem þrýstingurinn er, því lægra er suðumark vatnsins, eða því hærri sem þrýstingurinn er, því hærra er suðumark vatnsins. Við þrýsting upp á 1 atm er suðumark vatnsins 100 ° C. Aftur á móti, við þrýsting upp á 218 atm er suðumark vatnsins = 374 ° C.
Þrýstingur upp á 218 atm er einnig kallaður gagnrýninn vatnsþrýstingur, en hitastigið 374 ° C er einnig kallað gagnrýninn vatnshiti. Ef gufuhitastigið er lægra en 374 ° C getur gufan breytt í vökvaform ef þrýstingurinn er 374 ° C. Þrýstingur getur ekki breytt gufunni í vökva ef hitastigið er hærra en 218 ° C.
Bræðslukúrfan sýnir punktana þar sem vökvi og fast efni eru í jafnvægi. Punkturinn þar sem vökvi og fast efni eru í jafnvægi kallast bræðslumark eða frostmark (kallað bræðslumark vegna þess að á þessum tímapunkti getur ís bráðnað í vatn. Kallað frostmark vegna þess að á þessum tímapunkti getur vatn frosið í ís). Þannig er bræðslukúrfan graf sem sýnir sambandið milli þrýstings (P) og bræðslumarks eða frosthita. Við þrýsting upp á 1 atm er frostmark vatns (eða bræðslumark íss) = 0 ° C. Ólíkt þrýstingnum 218 atm er frostmark vatns (eða bræðslumark íss) lægra en 0 ° C. Athugið að við þrýsting upp á 1 atm er vatn í vökva ef hitastigið er á milli 0°C og 100 ° C. Vatn er í föstu efni ef hitastigið er lægra en 0 ° C við þrýsting upp á 1 atm eða vatn er í gufunni ef hitastigið fer yfir 100 ° C við þrýsting upp á 1 atm.
Sublimunarkúrfan sýnir punktana þar sem fast efni og gufa eru í jafnvægi 
Jafnvægi kallast sublimunarpunkturinn. Þannig er sublimunarkúrfan graf sem sýnir sambandið milli þrýstings (P) og hitastigs sublimunarpunktsins. Sublimation er ferlið þar sem fast efni breytist í gufu án þess að fara í gegnum vökva. Venjulega á sublimation sér aðeins stað við lágan þrýsting. Ís getur aðeins sublimerað ef hitastigið er lægra en 0.01 oC og þrýstingurinn er minni en 0.006 atm. Punkturinn þar sem ferlarnir þrír skerast kallast þrefaldur punktur.
Hér að neðan er fasarit fyrir koltvísýring. Athugið að kvarðinn á vatnsfasaritinu og koltvísýringsfasaritinu er ekki línulegur.
