Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.

6.4. FAASIDIAGRAMMI JA GIBBSIN FAASISÄÄNTÖ (8.2, 8.3, 8.4) 95paine tai kylläisen höyryn paine tai saturaatiohöyrynpaine. Kun lämpötila onkorkeampi, nesteen pinnalta karkaaminen on helpompaa molekyylien suuremmankineettisen energian ansiosta. Haihtuminen on nesteen pinnalla tapahtuvailmiö, kun taas kiehumisessa kaasua syntyy nesteen sisällä. Jos on olemassanestepinta, sen yläpuolella höyry pyrkii asettumaan tasapainohöyrynpaineeseen: jos höyryn paine on alempi, nestettä haihtuu (enemmän kuin kaasuatiivistyy), kunnes saavutetaan kylläinen höyrynpaine tai neste loppuu.Jos taas höyryn paine on korkeampi, kaasua tiivistyy (enemmän kuin nestettähaihtuu), kunnes ollaan päästy tasapainotilanteeseen.Kaasufaasin kokonaispaine ja tutkittavan aineen osapaine ovat yhteydessäkiehumispisteen määritelmän kautta: Nesteen kiehumispiste on lämpötila, jossatasapainossa olevien kaasun ja nesteen paine eli tasapainohöyrynpaine onyhtä suuri kuin ulkoinen kokonaispaine, eli arkioloissa ilmanpaine. Kuumassavedessä muodostuu vesihöyrykuplia, joiden paine on tasapainohöyrynpaine.Jos tämä paine on alempi kuin ilmanpaine, kuplat eivät pääse kasvamaan ,koska niitä puristaa kokoon paine joka on ilmapaine lisättynä hydrostaattisellapaineella (joka riippuu siitä kuinka syvällä veden pinnan alapuolella ollaan).Kiehumispisteessä kuplan paine on yhtä suuri kuin ulkoinen paine, jakuplat pääsevät kasvamaan ja nousemaan nesteen pintaa kohti. Kuvan 6.2 faasidiagrammissakiehumispiste löydetään valitsemalla P-akselilta ulkoinen paine,esimerkiksi 1atm, piirtämällä sitä vastaava vaakasuora viiva, ja etsimällälämpötila, jossa kaasu-neste tasapainokäyrä kolmoispisteen t ja kriittisen pisteenC välillä leikkaa tämän vakiopaineviivan. Kun kokonaispaine kasvaa, kiehumislämpötilakinnousee. Tähän perustuu painekattilan käyttö ruuanlaitossa.Ruoka kypsennetään korkeassa paineessa, jolloin päästään korkeampaanlämpötilaan kuin 100 °C, ja kypsyminen on nopeampaa. Hiljaa tai rajusti kiehuvavesi ovat nimittäin molemmat normaalissa ilmanpaineessa lämpötilassa100 °C. Vuoristossa, missä ilmanpaine on alempi, ruuan kypsyminen avonaisessakattilassa puolestaan on hitaampaa kuin meren pinnan tasolla, koska kiehumispisteon alempi, ja neste ei pääse lämpenemään sen yläpuolelle.Faasidiagrammi voidaan esittää myös (v, T)-tasossa (v = V/N) tai (ρ, T)-tasossa, kuten kuvassa 6.3. Huomataan, että tiheydessä on hyppäys tasapainossaolevien faasien välillä. Kriittisessä pisteessä tiheysero kutistuu nollaan,ja sen yläpuolella ei ole enää erillisiä kaasu- ja nestefaaseja.Kuvien 6.2 ja 6.3 tapauksessa on vain yksi ainekomponentti ja tasapainossaolevia faaseja on enintään kolme. Kuinka monta faasia voi olla yhtä aikaatasapainossa keskenään, jos systeemissä on r ainekomponenttia?Oletetaan PTV-systeemi, jossa komponenttien j = 1, . . . , n mooliosuudetfaasissa p ovat x j,p . Tasapainossa olevien faasien määrä olkoon p max . Koskamooliosuuksille päteenx j,p = 1∑j=1kaikissa faaseissa p = 1, . . . , p max , on riippumattomia mooliosuuksia n − 1kappaletta. Kun otetaan huomioon muuttujat P ja T, on riippumattomia muuttujiakaikkiaan p max (n−1)+2 kappaletta.