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O diagrama de fases em equilíbrio representa as relações entre a temperatura e as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio e são úteis para prever as transformações de fases e as microestruturas resultantes, que podem apresentar uma natureza de equilíbrio ou de ausência de equilíbrio. A figura a seguir apresenta o diagrama de fases unário em que a água (H2O) é o único componente.