Artikel tentang Perubahan fasa Suhu kritikal Titik tiga
Dalam perbincangan tentang hukum gas ideal, telah dijelaskan bahawa hukum gas ideal hanya menerangkan perilaku gas nyata dengan tepat apabila tekanan dan ketumpatan gas nyata tidak terlalu besar. Jika tekanan dan ketumpatan gas nyata cukup besar, hukum gas ideal memberikan hasil yang tidak tepat, begitu juga apabila suhu gas nyata menghampiri takat didih. Ini berkaitan dengan interaksi yang berlaku antara molekul gas nyata. Tekanan gas berkadar songsang dengan isipadu gas. Apabila tekanan gas cukup besar, isipadu gas menjadi lebih kecil. Oleh kerana isipadu gas rendah, jarak antara molekul gas menjadi lebih dekat. Apabila jarak antara molekul menjadi lebih dekat, molekul-molekul menarik antara satu sama lain. Ia seperti apabila anda meletakkan sekeping besi pada magnet. Jika jarak antara magnet dan besi cukup jauh, magnet tidak boleh menarik besi. Tetapi jika jarak antara magnet dan besi dekat, besi ditarik lebih dekat.
Jadi molekul gas bertindak seperti magnet. Apabila jarak antara molekul cukup dekat, molekul-molekul tersebut akan menarik bersama. Daya tarikan menyebabkan jarak antara molekul menjadi lebih dekat (isipadu gas menjadi lebih kecil). Biasanya, ini berlaku apabila tekanan gas cukup besar (tekanan besar, isipadu rendah. Isipadu kecil, jarak antara molekul semakin dekat). Oleh itu, hukum gas ideal tidak memberikan hasil yang tepat apabila tekanan dan ketumpatan gas sebenar adalah besar.
Gambarajah Tekanan vs. Isipadu Tekanan
Untuk lebih memahami masalah di atas, mari kita semak semula gambar rajah yang menyatakan hubungan antara tekanan dan isipadu gas. Lengkung 1, 2, 3 dan 4 menunjukkan sifat gas yang sama pada suhu yang berbeza. Suhu gas yang ditunjukkan dalam lengkung 1 adalah lebih tinggi daripada lengkung 2. Suhu gas yang ditunjukkan dalam lengkung 2 adalah lebih tinggi daripada lengkung 3. Suhu gas yang ditunjukkan dalam lengkung 3 adalah lebih tinggi daripada lengkung 4. Lengkung tersebut ialah garis miring di tengah-tengah gambar rajah. Suhu gas sentiasa tetap, yang hanya mengubah tekanan (P) dan isipadu (V) gas.
Menurut hukum gas ideal, garis yang bermula dari nombor 1 mesti berakhir di nombor 1. Begitu juga, garis yang bermula dari nombor 2 mesti berhenti di nombor 2. Realiti yang dialami oleh gas sebenar bukanlah ramalan hukum gas ideal. Apabila tekanan gas cukup besar, isipadu gas menjadi lebih kecil dan menyimpang daripada ramalan hukum gas ideal (bandingkan dengan lengkung 1 dan lengkung 2). Jumlah sisihan isipadu gas juga bergantung pada suhu. Jika suhu gas lebih rendah dan menghampiri takat lebur, iaitu takat didih (titik b), gas biasanya mengalami sisihan isipadu yang lebih ketara berbanding apabila suhu lebih tinggi (bandingkan lengkung 1, 2, 3 dan 4). Dipengaruhi oleh kehadiran tarikan antara molekul gas, seperti yang dijelaskan sebelum ini.
Lengkung 3 dalam rajah di atas menunjukkan kelakuan sesuatu bahan pada suhu kritikalnya. Titik c yang dilalui oleh lengkung tiga dipanggil titik kritikal. Pada suhu yang lebih tinggi daripada suhu kritikal, bentuk gas tidak boleh berubah kepada bentuk cecair, walaupun ia diberikan tekanan yang besar (bandingkan dengan lengkung 2 dan lengkung 1). Tekanan yang diberikan hanya menjadikan isipadu gas lebih kecil, tetapi tidak boleh menukarkan gas kepada cecair. Sebaliknya, pada suhu yang lebih rendah daripada suhu kritikal, gas akan berubah kepada cecair jika diberi tekanan mutlak (bandingkan dengan lengkung 3). Jumlah tekanan yang boleh menukarkan gas kepada cecair pada suhu kritikal dikenali sebagai tekanan kritikal. Setiap bahan mempunyai suhu kritikal dan tekanan kritikal yang berbeza.
Lengkung 4 dalam rajah di atas menunjukkan proses perubahan daripada gas kepada cecair. Kawasan berlorek (menyerupai gunung) ialah kawasan di mana gas dan cecair berada dalam keseimbangan. Pada mulanya, isipadu gas adalah besar. Selepas tekanan gas meningkat, isipadu gas menjadi lebih kecil sehingga mencapai titik b (titik b ialah takat lebur, juga dikenali sebagai takat didih). Apabila tiba di titik b, gas mula bertukar menjadi cecair. Semasa proses perubahan gas kepada cecair (dari titik b ke titik a), isipadu bahan menjadi lebih kecil walaupun tiada peningkatan tekanan (ditanda dengan garis lurus). Pada titik a, semua gas telah bertukar menjadi cecair. Selepas tiba di titik a, penambahan tekanan pada bahan hanya menghasilkan perubahan isipadu yang minimum (ditanda dengan lengkung yang sangat curam).
Dalam kehidupan seharian, kita sering menggunakan istilah stim dan gas. Contohnya, wap air atau gas nitrogen. Kita jarang sekali merujuk kepada wap air sebagai gas air, walaupun wap air adalah gas daripada air. Begitu juga dengan nitrogen, oksigen, dan sebagainya. Nitrogen atau oksigen biasanya dirujuk sebagai gas. Gas dan wap mempunyai maksud yang berbeza. Jika gas daripada sesuatu bahan berada di bawah suhu kritikal bahan, maka kita memanggilnya wap. Sebaliknya, jika gas daripada sesuatu bahan berada di atas suhu kritikal bahan, maka kita memanggilnya gas.
Gambarajah tekanan vs. Suhu (Gambarajah Fasa)
Sebelum ini telah diterangkan tentang kelakuan bahan menggunakan gambarajah tekanan vs. Isipadu. Selain menggunakan gambarajah PV, kelakuan bahan boleh dijelaskan menggunakan gambarajah tekanan (P) vs. Suhu (T). Gambarajah PT biasanya dirujuk sebagai gambarajah fasa. Dipanggil gambarajah fasa kerana gambarajah ini digunakan untuk membandingkan fasa sesuatu bahan. Salah satu bahan yang sering berubah fasa ialah air.
Terdapat tiga lengkung pada rajah tersebut, iaitu lengkung penyejatan, lengkung lebur dan lengkung pemejalwapan.
Lengkung penyejatan menunjukkan titik-titik di mana cecair dan wap berada dalam keseimbangan. Titik di mana cecair dan wap terbentuk dalam keseimbangan dipanggil takat lebur, juga dikenali sebagai takat didih (dipanggil takat lebur kerana pada ketika ini wap boleh cair dan berubah menjadi air. Dipanggil takat didih kerana pada ketika ini air boleh mendidih dan berubah menjadi wap). Oleh itu, lengkung penyejatan sebenarnya adalah graf yang menyatakan hubungan antara tekanan (P) dan takat didih/suhu lebur. Nampaknya semakin kecil tekanan, semakin rendah suhu takat didih air, atau semakin tinggi tekanan, semakin tinggi suhu takat didih air. Pada tekanan 1 atm, suhu takat didih air ialah 100 o C. Sebaliknya, pada tekanan 218 atm, suhu takat didih air = 374 o C.
Tekanan 218 atm juga dipanggil tekanan kritikal air, manakala suhu 374 o C juga dipanggil suhu kritikal air. Jika suhu wap kurang daripada 374 o C, maka wap boleh berubah fasanya kepada cecair jika diberi tekanan 374 o C. Tekanan tidak boleh menukarkan wap kepada cecair jika suhu lebih tinggi daripada 218 o C.
Lengkung lebur menunjukkan titik-titik di mana cecair dan pepejal berada dalam keseimbangan. Titik di mana cecair dan pepejal berada dalam keseimbangan dipanggil takat lebur atau takat beku (dipanggil takat lebur kerana pada ketika ini ais boleh cair menjadi air. Dipanggil takat beku kerana, pada ketika ini, air boleh membeku menjadi ais). Oleh itu, lengkung lebur ialah graf yang menyatakan hubungan antara tekanan (P) dan takat lebur atau suhu beku. Pada tekanan 1 atm, takat beku air (atau takat lebur ais) = 0 ° C. Berbeza dengan tekanan 218 atm, takat beku air (atau takat lebur ais) adalah kurang daripada 0 ° C. Perhatikan bahawa pada tekanan 1 atm, air berada dalam cecair jika suhu antara 0°C dan 100 ° C. Air berada dalam pepejal jika, pada tekanan 1 atm, suhu kurang daripada 0 ° C atau air berada dalam wap jika, pada tekanan 1 atm, suhu melebihi 100 ° C.
Lengkung pemejalwapan menunjukkan titik di mana pepejal dan wap berada dalam keseimbangan 
keseimbangan dipanggil titik pemejalwapan. Oleh itu, lengkung pemejalwapan ialah graf yang menyatakan hubungan antara tekanan (P) dan suhu titik pemejalwapan. Pemejalwapan ialah proses menukar pepejal kepada wap, tanpa melalui cecair. Biasanya, pemejalwapan hanya berlaku pada tekanan rendah. Ais hanya boleh memejalwapkan jika suhu kurang daripada 0.01 oC dan tekanannya kurang daripada 0.006 atm. Titik di mana ketiga-tiga lengkung bersilang dipanggil titik tigaan.
Berikut ialah gambarajah fasa untuk karbon dioksida. Perhatikan bahawa skala pada gambarajah fasa air dan gambarajah fasa karbon dioksida tidak linear.
