Diagramme de phase, graphique montrant les conditions limites des phases solide, liquide et gazeuse d’une seule substance ou d’un mélange de substances tout en subissant des changements de pression et de température ou de quelque autre combinaison de variables, comme la solubilité et la température. La figure montre un diagramme de phase typique pour un système à un seul composant (c’est-à-dire constitué d’une seule substance pure), les courbes ayant été obtenues à partir de mesures effectuées à diverses pressions et températures. En tout point des zones séparées par les courbes, la pression et la température ne permettent l’existence que d’une seule phase (solide, liquide ou gaz), et les changements de température et de pression, jusqu’aux points des courbes, ne modifieront pas cette phase. En tout point des courbes, la température et la pression permettent à deux phases d’exister en équilibre : solide et liquide, solide et vapeur, ou liquide et vapeur. Par exemple, la ligne tracée pour la variation en fonction de la température de la pression de vapeur du liquide est la limite entre le liquide et la vapeur ; seule la vapeur peut exister du côté basse pression et haute température de la ligne, tandis que la substance doit être liquide du côté haute pression et basse température ; le liquide et la vapeur existent ensemble à des températures et des pressions correspondant aux points de la ligne ; à l’endroit où cette ligne disparaît, appelé point critique, le liquide et sa vapeur deviennent indiscernables. Le long de la ligne entre liquide et solide, on peut trouver les températures de fusion pour différentes pressions. La jonction des trois courbes, appelée point triple, représente les conditions uniques dans lesquelles les trois phases existent ensemble en équilibre. Un diagramme de phase pour deux composants montre généralement les courbes de fusion sur un diagramme température-composition.
Les diagrammes de phase sont spécifiques à chaque substance et mélange. Les mélanges complexes peuvent nécessiter des diagrammes de phase tridimensionnels, qui peuvent être représentés en deux dimensions grâce à l’utilisation de la perspective. Les diagrammes de phases sont largement utilisés dans les études des équilibres minéraux en relation avec les conditions de formation des roches et des minéraux au sein de la Terre. Ils sont également précieux pour la conception d’équipements industriels et la recherche de conditions optimales pour les procédés de fabrication, ainsi que pour la détermination de la pureté des substances.