En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase o diagrama de estados de la materia, a la representación entre diferentes estados de la materia, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado.
Los diagramas de equilibrio pueden tener diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. Dichas temperaturas van desde la temperatura por encima de la cual un material está en fase líquida hasta la temperatura ambiente y en que generalmente los materiales están en estado sólido.

Modelo del diagrama de fases típico de una
sustancia de único componente en función de la temperatura y la presión. La
línea roja muestra la interfase sólido-gas. La línea verde muestra la forma
habitual de la interfase sólido-líquido, mientras que la alineación de puntos
verdes muestra el comportamiento anómalo de dicha interfase para el agua
(hielo-agua líquida). La línea azul muestra la interfase líquido-gas.
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