นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระยังสามารถนำมาอธิบายการเปลี่ยนวัฏภาคของสสารได้อีกด้วย ซึ่งจะได้ศึกษากันในเรื่องนี้

         ณ อุณหภูมิที่มีการเปลี่ยนแปลงวัฏภาค (phase transition) เช่น จุดเดือดหรือจุดหลอมเหลว จะได้ว่า DG^o = 0 ดังนั้น

           

         พิจารณาสมดุลระหว่างน้ำแข็งกับน้ำ สำหรับการเปลี่ยนวัฏภาคจากน้ำแข็งเป็นน้ำ (ice -----> water) โดย DH เป็นความร้อนของการหลอมเหลวต่อโมล (molar heat of fusion) และ T คือ จุดหลอมเหลวของน้ำ จะได้ว่า การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี (DS) มีค่าเป็น

         เมื่อน้ำแข็ง 1 mol หลอมเหลวที่ 0 ^oC เอนโทรปีของระบบจะเพิ่มขึ้น 22 J/K การที่เอนโทรปีเพิ่มขึ้น แสดงว่าการเปลี่ยนวัฏภาคจากน้ำแข็งเป็นน้ำเป็นกระบวนการที่เพิ่มความไม่เป็นระเบียบ (disorder or random) ของระบบให้มากขึ้น ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี (DS) ของการเปลี่ยนวัฏภาคจากน้ำเป็นน้ำแข็ง ( water -----> ice transition) จะมีค่าดังนี้

         เราสามารถหาการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของการเปลี่ยนวัฏภาคระหว่างน้ำกับน้ำแข็งได้ง่ายๆ จากสูตร DS = DH/T (ทั้งนี้อุณหภูมิต้องคงที่ คือ อยู่ที่ 0 ^oC) และเรายังสามารถประยุกต์ใช้สูตรนี้ในการหาการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของการเปลี่ยนวัฏภาคระหว่างน้ำกับไอน้ำได้อีกด้วย แต่ DH ในที่นี้จะเป็นความร้อนของการกลายเป็นไอต่อโมล (molar heat of fusion) และ T คือ จุดเดือดของน้ำ

แผนภาพวัฏภาคของน้ำ (Phase diagram of water)

Triple point (จุดร่วมสาม, A) คือ ความดันและอุณหภูมิที่จะมีสารปรากฏอยู่ทั้งสามสถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และไอ

Critical point (จุดวิกฤติ, C) คือ จุดที่เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าจุดนี้ สารจะมีสถานะเป็นไอเสมอไม่ว่าความดันจะเป็นเท่าใดก็ตาม (อยู่ในบริเวณ SCF ซึ่งสารจะอยู่สถานะของไหล)

Melting point (จุดหลอมเหลว, T_m) คือ อุณหภูมิที่ทั้งของแข็งและของเหลวอยู่ในสมดุลกัน ณ ความดันบรรยากาศ

Boiling point (จุดเดือด, T_b) คือ อุณหภูมิที่ความดันไอของของเหลวมีค่าเท่ากับความดันบนของเหลว

เอ ! ทำไมเส้นตรง AD จึงเอนไปทางซ้ายมือ ทำไมถึงไม่ตั้งตรงครับ ?

          จะสังเกตเห็นว่า เส้นตรง AD เอนไปทางซ้ายมือ ซึ่งเป็นผลที่ได้จากการทดลอง การที่เส้นตรง AD เอนไปทางซ้ายมือ หมายความว่า ในสภาวะที่ความดันสูงขึ้น จุดหลอมเหลวของน้ำจะมีค่าลดลง แต่ถ้าเราพิจารณาเส้นโค้ง AC เราจะเห็นว่า ในสภาวะที่ความดันสูงขึ้น จุดเดือดของน้ำจะมีค่าสูงขึ้น

แล้วไอ้เจ้าจุด triple point ที่บอกว่ามีทั้ง 3 สถานะ ผมยังไม่เคยเห็นเลยครับ ?

          เราอาจจะไม่เคยเห็นปรากฏการณ์นี้ เพราะถ้าเป็นระบบของน้ำบริสุทธิ์ ปรากฏการณ์นี้จะเกิดที่ความดัน 0.006 atm และอุณหภูมิ 0.01 ^oC แต่ก็มีปรากฏการณ์ที่ใกล้เคียงที่สามารถพบสารได้ทั้ง 3 สถานะ เช่น เวลาที่เราแช่เบียร์หรือน้ำอัดลมไว้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียส (ประมาณ -10 ^oC) เราจะเห็นว่า เบียร์หรือน้ำอัดลมยังคงเป็นของเหลวอยู่เหมือนเดิม (อย่าลืมนะครับว่า ความดันภายในขวดเบียร์หรือขวดน้ำอัดลมจะมากกว่าความดันบรรยากาศภายนอก 2 - 3 เท่า) แต่พอเราเปิดฝาขวดออก ความดันภายในขวดจะลดลงอย่างรวดเร็วจนเหลือประมาณ 1 atm แต่อุณหภูมิยังเท่าเดิม คือ ประมาณ -10 ^oC ทำให้เบียร์หรือน้ำอัดลมมีทั้ง 3 สถานะ ซึ่งเราเรียกกันว่าน้ำอัดลมหรือเบียร์วุ้น ซึ่งมีส่วนประกอบ 3 ส่วน ดังนี้
                  1. เกล็ดน้ำแข็ง เป็นส่วนที่เกิดจากการแข็งตัวของน้ำเพราะที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 ^oC น้ำจะกลายเป็นน้ำแข็ง
                  2. ของเหลว เป็นส่วนที่เป็นสารละลายเอทานอลในน้ำ (เบียร์) หรือสารละลายน้ำตาลในน้ำ (น้ำอัดลม) (ความเข้มข้นของเอทานอลหรือน้ำตาลจะสูงขึ้น) เพราะสารละลายเหล่านี้จะมีจุดเยือกแข็งต่ำมากๆ
                  3. แก๊ส เป็นส่วนของฟองเบียร์หรือฟองน้ำอัดลมที่เกิดจากการที่ความดันลดลงอย่างรวดเร็ว แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จึงฟุ้งกระจายออกมาอย่างรวดเร็ว

หมายเหตุ :

เบียร์และน้ำอัดลมเป็นสารละลายไม่ใช่สารบริสุทธิ์ ปรากฏการณ์ที่มีทั้งสามสถานะจึงไม่ใช่จุดร่วมสามที่แท้จริงของน้ำ แต่ที่นำมาอธิบายในที่นี้ก็เพื่อให้นักเรียนมองเห็นภาพมากขึ้นเท่านั้นเอง