Jabarkan Jumlah fase dari Fase benda

Untuk komposisi tertentu, hanya fase tertentu yang mungkin pada suhu dan tekanan tertentu. Sulit untuk memprediksi jumlah dan jenis fase yang akan terbentuk dan biasanya ditentukan melalui percobaan. Hasil eksperimen semacam itu dapat dialurkan dalam diagram fase.

Diagram fase yang ditunjukkan di sini adalah untuk sistem komponen tunggal. Dalam sistem sederhana ini, fase yang mungkin terjadi hanya tergantung pada tekanan dan suhu. Tanda batas (garis) menunjukkan titik-titik di mana dua atau lebih fase dapat terjadi bersamaan pada kesetimbangan. Pada suhu dan tekanan yang jauh dari tanda, hanya terdapat satu fase pada kesetimbangan.

Dalam diagram tersebut, garis biru yang membatasi antara cairan dan gas tidak kontinu tak terbatas, tetapi berakhir pada titik yang disebut titik kritis. Seiring suhu dan tekanan mendekati titik kritis, sifat cairan dan gas secara progresif menjadi lebih mirip. Pada titik kritis, cairan dan gas menjadi tak dapat dibedakan. Di atas titik kritis, tidak ada lagi pemisahan fase gas dan cairan; hanya ada fase fluida generik yang disebut sebagai fluida superkritis. Untuk air, titik kritis terjadi di sekitar suhu  pada tekanan 22.064 MPa.

Fitur tak biasa pada diagram fase air adalah bahwa garis fase padat–cair (ditunjukkan oleh garis titik-titik hijau) memiliki kemiringan (slope) negatif. Untuk sebagian besar zat, slopenya positif seperti dicontohkan pada garis hijau tua. Fitur air yang tak biasa ini terkait dengan es yang mempunyai densitas lebih rendah daripada air sebagai cairan. Peningkatan tekanan mendorong air ke arah fase dengan densitas yang lebih tinggi, yang menyebabkan es meleleh.

Hal menarik lainnya meski bukan fitur diagram fase yang lazim adalah titik di mana garis fase padat–cair bertemu dengan garis fase cair–gas. Perpotongan ini dirujuk sebagai titik tripel. Pada titik tripel, ketiga fase terjadi secara bersamaan.

Secara eksperimen, garis-garis fase relatif mudah dipetakan karena kesalingtergantungan antara suhu dan tekanan yang berkembang ketika banyak fase terbentuk. Lihat . Pertimbangkan suatu peralatan pengujian yang terdiri dari tabung tertutup dan kedap dengan sebuah piston. Dengan mengisikan air dalam jumlah yang tepat dan mengaplikasikan panas, sistem dapat dibawa ke titik manapun di wilayah gas diagram fase. Jika piston perlahan bergerak turun, sistem akan melacak kurva kenaikan suhu dan tekanan dalam wilayah gas diagram fase. Pada titik di mana gas mulai terkondensasi menjadi cairan, arah kurva suhu dan tekanan akan berubah mendadak menjejak sepanjang garis fase sampai semua air terkondensasi.