Diagramma di stato dell'acqua.

S, L, G indicano le regioni in cui la sostanza è presente unicamente in fase solida, liquida, gassosa.

Entrambe le scale del grafico sono distorte in modo da mettere in evidenza gli aspetti particolari degli equilibri, quali il punto triplo (Pt) e la pendenza negativa della curva solido-liquido. Quest'ultimo aspetto è caratteristico dell'acqua e di pochissime altre sostanze. La pendenza è negativa poiché il punto di fusione dell'acqua diminuisce, sia pur leggermente, all'aumento della pressione. Tale comportamento è dovuto al fatto che l'acqua, per effetto dei numerosi legami a H che ne caratterizzano la fase solida, ha un volume specifico (l'inverso della densità) maggiore allo stato solido che allo stato liquido. Poiché il ghiaccio occupa un volume maggiore del liquido, un aumento di pressione 'favorisce' la fase liquida che tende ad occupare un volume minore. Oltre i 100°C, la curva di equilibrio liquido-vapore continua a salire sempre più rapidamente fino al cosiddetto punto critico dell'equilibrio di fase (non mostrato). Questo punto corrisponde alla temperatura di 374°C (temperatura critica dell'acqua), e alla pressione di circa 218 atm. Al di sopra della temperatura critica, l'acqua esiste unicamente allo stato di vapore. La curva di equilibrio liquido-vapore termina in questo punto, dato che oltre non vi è più confine di fase fra liquido e vapore.