상평형도표

그림은 일성분계(1가지 순수한 물질로 이루어진 계)에 대한 상평형도표를 나타내는데, 경계선은 여러 압력과 온도에서 측정하여 얻어진 것이다. 경계선 내의 점들은 그 점의 온도와 압력에서 오직 단일상(고체, 액체, 기체)으로 존재하며 경계선에 이르기 전까지는 온도와 압력을 변화시켜도 이 상을 변화시킬 수 없다. 경계선상의 점에서는 고체-액체, 고체-기체, 또는 액체-기체 등의 두 상이 주어진 온도와 압력에서 평형상태를 이루고 있다.

예를 들면 액체에 대한 증기압이 온도에 따라 변하는 관계를 그려놓은 곡선은 액체상과 기체상 사이의 경계에 위치한다. 기체상은 경계선보다 고온·저압 조건하에서만 존재하는 반면에 저온·고압하에서는 액체로 존재한다. 이 경계선이 끝나는 위치에는 임계점(臨界點)이 존재하며, 이 점에서는 액체상과 기체상이 서로 구별되지 않는다. 액체상과 고체상 사이에 있는 선 위에 압력의 변화에 따른 녹는점들이 위치한다. 3개의 곡선들이 만나는 곳을 3중점이라 하며, 이 점은 3개의 상이 서로 평형을 이루는 유일한 상태를 나타낸다. 이성분계에 대한 상평형도표에서는 온도-조성 도표에 용융곡선으로 상 변화를 나타낸다.

각각의 단일물질과 혼합물은 고유한 상평형도표를 나타낸다. 복잡한 혼합물에 대해서는 2차원 상평형도표를 원근법으로 나타낸 3차원 상평형도표를 사용한다. 상평형도표는 지구 내부의 암석과 광물의 형성 조건과 연관지어 광물의 평형을 연구하는 데 널리 이용된다.

또한 공장설비를 설계하고, 제조공정의 최적조건을 찾을 때, 그리고 물질의 순도를 결정할 때도 매우 유용하다.