相変化、臨界温度、三重点に関する記事
理想気体の法則の説明では、理想気体の法則は、実在気体の圧力と密度があまり大きくない場合にのみ、実在気体の挙動を正確に記述すると説明されています。圧力と実在気体の密度が十分に大きい場合、また実在気体の温度が沸点に近づく場合、理想気体の法則は不正確な結果をもたらします。これは、実在気体の分子間で起こる相互作用に関係しています。気体の圧力は気体の体積に反比例します。気体の圧力が十分に大きい場合、気体の体積は小さくなります。気体の体積が小さいため、気体分子間の距離が近くなります。分子間の距離が近くなると、分子同士が引き合います。これは、磁石の上に鉄片を置く場合と同じです。磁石と鉄片の距離が十分に離れていれば、磁石は鉄片を引き付けることができません。しかし、磁石と鉄片の距離が近い場合、鉄片は磁石に引き寄せられます。
気体分子は磁石のように振る舞います。分子間の距離が十分に近づくと、分子同士が引き合います。この引力によって分子間の距離が縮まり（気体の体積が小さくなり）、通常、これは気体の圧力が十分に高い場合に起こります（圧力が高いほど体積は小さくなり、体積が小さいほど分子間の距離は縮まります）。したがって、実際の気体の圧力と密度が大きい場合、理想気体の法則は正確な結果を与えません。
圧力と圧力体積の関係を示す図
上記の問題をよりよく理解するために、気体の圧力と体積の関係を示す図を見てみましょう。曲線1、2、3、4は、異なる温度における同じ気体の挙動を示しています。曲線1の気体温度は曲線2よりも高く、曲線2の気体温度は曲線3よりも高く、曲線3の気体温度は曲線4よりも高くなっています。曲線は図の中央にある斜線です。気体温度は常に一定であり、気体の圧力(P)と体積(V)のみが変化します。
理想気体の法則によれば、番号 1 から始まる線は番号 1 で終わらなければなりません。同様に、番号 2 から始まる線は番号 2 で終わらなければなりません。実際の気体が経験する現実は、理想気体の法則の予測とは異なります。気体の圧力が十分に大きい場合、気体の体積は小さくなり、理想気体の法則の予測からずれます (曲線 1 と曲線 2 を比較してください)。気体の体積のずれの量は温度にも依存します。気体の温度が低く、融点、つまり沸点 (点 b) に近づくと、通常、温度が高い場合よりも大きな体積のずれが生じます (曲線 1、2、3、4 を比較してください)。これは、前述のように、気体分子間の引力の存在によって影響を受けます。
上の図の曲線3は、物質の臨界温度における挙動を示しています。曲線3が通過する点cは臨界点と呼ばれます。臨界温度よりも高い温度では、かなりの圧力を加えても気体は液体に変化しません（曲線2と曲線1を比較してください）。加えられた圧力は気体の体積を小さくするだけで、気体を液体に変えることはできません。逆に、臨界温度よりも低い温度では、絶対圧力を加えると気体は液体に変化します（曲線3と比較してください）。臨界温度で気体を液体に変えることができる圧力の量を臨界圧力といいます。物質ごとに臨界温度と臨界圧力は異なります。
上の図の曲線4は、気体から液体への変化の過程を示しています。影付き部分（山のような形）は、気体と液体が平衡状態にある領域です。最初は気体の体積が大きくなっています。気体の圧力が上昇すると、気体の体積は小さくなり、点b（点bは融点、つまり沸点）に達します。点bに達すると、気体は液体に変化し始めます。気体が液体に変化する過程（点bから点aまで）では、圧力が上昇しないにもかかわらず（直線で示されているように）、物質の体積は小さくなります。点aでは、すべての気体が液体に変化しています。点aに達した後は、物質に圧力を加えても、体積の変化はごくわずかです（非常に急な曲線で示されています）。
日常生活では、蒸気とガスという言葉をよく使います。例えば、水蒸気や窒素ガスなどです。水蒸気は水から発生するガスですが、水蒸気を水ガスと呼ぶことはほとんどありません。窒素や酸素なども同様です。窒素や酸素は一般的にガスと呼ばれます。ガスと蒸気は意味が異なります。物質から発生するガスがその物質の臨界温度より低い場合、それを蒸気と呼びます。逆に、物質から発生するガスがその物質の臨界温度より高い場合、それをガスと呼びます。
圧力と温度の関係図（相図）
これまで、圧力と体積の関係を示す図を用いて物質の挙動を説明してきました。PV図に加えて、圧力（P）と温度（T）の関係を示す図を用いて物質の挙動を説明することもできます。PT図は一般的に相図と呼ばれます。この図は物質の相を比較するために用いられるため、相図と呼ばれています。相変化を頻繁に起こす物質の一つに水があります。
図には、蒸発曲線、融解曲線、昇華曲線の3つの曲線が描かれている。
蒸発曲線は、液体と蒸気が平衡状態にある点を示します。液体と蒸気が平衡状態にある点を融点、または沸点と呼びます（この時点で蒸気が溶けて水に変化するため、融点と呼ばれます。この時点で水が沸騰して蒸気に変化するため、沸点と呼ばれます）。したがって、蒸発曲線は実際には圧力（P）と沸点／融点の関係を示すグラフです。圧力が小さいほど水の沸点温度は低くなり、圧力が高いほど水の沸点温度は高くなるようです。1 atm の圧力では、水の沸点温度は 100 ℃ です。逆に、218 atm の圧力では、水の沸点温度は 374 ℃です。
218気圧は水の臨界圧力とも呼ばれ、374 ℃は水の臨界温度とも呼ばれます。蒸気温度が374℃未満の場合、 374 ℃の圧力を加えると蒸気は液体に相変化します。温度が218 ℃より高い場合、圧力を加えても蒸気は液体に変化しません。
融解曲線は、液体と固体が平衡状態にある点を示します。液体と固体が平衡状態にある点を融点または凝固点と呼びます（この点では氷が溶けて水になるので融点と呼ばれ、この点では水が凍って氷になるので凝固点と呼ばれます）。したがって、融解曲線は圧力（P）と融点または凝固点の関係を示すグラフです。 1気圧では、水の凝固点（または氷の融点）は0 ℃です。218気圧の場合とは対照的に、水の凝固点（または氷の融点）は0 ℃未満です。1気圧では、温度が0℃から100℃の間であれば水は液体です。1気圧で温度が0 ℃未満であれば水は固体であり、 1気圧で温度が100 ℃を超えると水は蒸気になります。
昇華曲線は、固体と蒸気が平衡状態にある点を示している。 
平衡状態は昇華点と呼ばれます。したがって、昇華曲線は圧力（P）と昇華点の温度の関係を示すグラフです。昇華とは、液体を経ずに固体が蒸気に変化する過程です。通常、昇華は低圧でのみ起こります。氷は温度が0.01℃未満の場合にのみ昇華します。 oCは温度であり、圧力は0.006気圧未満である。これら3つの曲線が交わる点を三重点と呼ぶ。
以下に二酸化炭素の相図を示します。なお、水の相図と二酸化炭素の相図の目盛りは線形ではありませんのでご注意ください。
