关于相变、临界温度和三相点的文章
在讨论理想气体定律时，我们已经解释过，理想气体定律只有在实际气体的压力和密度不太大时才能准确描述实际气体的行为。如果压力和实际气体的密度足够大，或者当实际气体的温度接近沸点时，理想气体定律就会给出不准确的结果。这与实际气体分子间的相互作用有关。气体压力与气体体积成反比。当气体压力足够大时，气体体积会减小。由于气体体积减小，气体分子之间的距离会缩短。当分子之间的距离缩短时，分子之间就会相互吸引。这就像把一块铁放在磁铁上一样。如果磁铁和铁之间的距离足够远，磁铁就无法吸引铁。但如果磁铁和铁之间的距离很近，铁就会被磁铁吸引。
因此，气体分子就像磁铁一样。当分子间的距离足够近时，分子间会产生吸引力。这种吸引力会导致分子间距离进一步缩小（气体体积减小）。通常，这种情况发生在气体压力足够大时（压力大，体积小；体积小，分子间距离就更近）。因此，当实际气体的压力和密度都很大时，理想气体定律就无法提供准确的结果。
压力与压力体积关系图
为了更好地理解上述问题，我们来回顾一下图示，该图展示了气体压力和体积之间的关系。曲线 1、2、3 和 4 显示了相同气体在不同温度下的行为。曲线 1 对应的气体温度高于曲线 2。曲线 2 对应的气体温度高于曲线 3。曲线 3 对应的气体温度高于曲线 4。图中的斜线即为曲线。气体温度始终保持不变，这只会改变气体的压力 (P) 和体积 (V)。
根据理想气体定律，从数字 1 出发的直线必须终止于数字 1。同样，从数字 2 出发的直线必须终止于数字 2。然而，实际气体的体积与理想气体定律的预测并不完全一致。当气体压力足够大时，气体体积会减小，偏离理想气体定律的预测（比较曲线 1 和曲线 2）。气体体积偏差的大小还取决于温度。如果气体温度较低，接近熔点（即沸点，点 b），则气体的体积偏差通常比温度较高时更大（比较曲线 1、2、3 和 4）。这主要是由于气体分子间的吸引力造成的，如前所述。
上图中的曲线 3 显示了物质在其临界温度下的行为。曲线 3 经过的点 c 称为临界点。在高于临界温度的温度下，即使施加相当大的压力，气体也无法转变为液体（与曲线 2 和曲线 1 比较）。施加的压力只会使气体的体积减小，但无法将气体转化为液体。相反，在低于临界温度的温度下，如果施加绝对压力，气体就会转变为液体（与曲线 3 比较）。在临界温度下能够使气体转变为液体的压力称为临界压力。每种物质都有不同的临界温度和临界压力。
上图中的曲线 4 显示了物质从气态到液态的转变过程。阴影区域（形似一座山）是气液平衡区域。起初，气体的体积较大。随着气体压力的增加，气体的体积逐渐减小，直至达到 b 点（b 点为熔点，也称沸点）。到达 b 点后，气体开始液化。在气体液化过程中（从 b 点到 a 点），即使压力没有增加（以直线表示），物质的体积也会减小。在 a 点，所有气体都已液化。到达 a 点后，继续增加压力只会导致体积发生微小的变化（以非常陡峭的曲线表示）。
在日常生活中，我们经常使用“蒸汽”和“气体”这两个词。例如，水蒸气或氮气。我们很少称水蒸气为水煤气，尽管水蒸气是由水产生的气体。氮气、氧气等也是如此。氮气或氧气通常被称为气体。气体和蒸汽的含义不同。如果某种物质产生的气体温度低于该物质的临界温度，我们就称之为蒸汽。相反，如果某种物质产生的气体温度高于该物质的临界温度，我们就称之为气体。
压力与温度关系图（相图）
之前我们用压力-体积图描述了物质的行为。除了压力-体积图之外，物质的行为还可以用压力（P）-温度（T）图来解释。压力-温度图通常被称为相图。之所以称为相图，是因为这种图用于比较物质的不同相态。水就是一种经常发生相变的物质。
图表上有三条曲线，分别是蒸发曲线、熔化曲线和升华曲线。
蒸发曲线显示了液体和蒸汽达到平衡的点。液体和蒸汽达到平衡的点称为熔点，也称为沸点（之所以称为熔点，是因为在此温度下蒸汽可以熔化成水；之所以称为沸点，是因为在此温度下水可以沸腾成蒸汽）。因此，蒸发曲线实际上是一个表示压力 (P) 与沸点/熔点之间关系的图表。可以看出，压力越小，水的沸点越低；压力越大，水的沸点越高。在 1 个大气压 (atm) 的压力下，水的沸点为 100 ° C。相反，在 218 个大气压 (atm) 的压力下，水的沸点为 374 ° C。
218个大气压也称为水的临界压力，而374 ℃也称为水的临界温度。如果蒸汽温度低于374 ℃ ，则在374 ℃的压力下，蒸汽可以液化。如果温度高于218 ℃，则压力无法使蒸汽液化。
熔化曲线显示了液体和固体处于平衡状态的点。液体和固体处于平衡状态的点称为熔点或凝固点（之所以称为熔点，是因为在此点冰可以融化成水；之所以称为凝固点，是因为在此点水可以冻结成冰）。因此，熔化曲线是一张图表，它描述了压力 (P) 与熔点或凝固温度之间的关系。在 1 个大气压 (atm) 的压力下，水的凝固点（或冰的熔点）为 0 ° C。与 218 个大气压 (atm) 的压力相比，水的凝固点（或冰的熔点）低于 0 ° C。需要注意的是，在 1 个大气压 (atm) 的压力下，如果温度在 0°C 到 100 ° C 之间，则水为液态；如果温度低于 0 ° C，则水为固态；如果温度高于 100 ° C ，则水为气态。
升华曲线显示了固态和气态处于平衡状态的点。 
平衡点称为升华点。因此，升华曲线是描述压力 (P) 与升华点温度之间关系的图表。升华是指固体直接转化为蒸汽，而不经过液体的过程。通常，升华只发生在低压下。冰只有在温度低于 0.01 摄氏度时才能升华。 oC，压力小于0.006 atm。三条曲线的交点称为三相点。
下图是二氧化碳的相图。请注意，水相图和二氧化碳相图的刻度并非线性关系。
