Considere um sistema com apenas um componente, como é o caso da água (
), e suponha que apenas a pressão e a temperatura são consideradas na determinação do estado de equilíbrio termodinâmico desta substância (1). Para o caso de sólidos e líquidos, isto é uma aproximação muito boa da realidade, já que as outras variáveis termodinâmicas têm uma influência muito menor. É então possível lançar num diagrama as fases da água, para todas as combinações de P e T observadas. Esta compilação de observações é denominada diagrama de fases P-T (veja o exemplo na Figura 11.c). Para usar um diagrama como o da Figura 11.c, definimos pontos no espaço P-T e especificamos valores para as duas variáveis. Se um ponto cai dentro da área denominada “líquido”, este seria o estado (e fase) em que 
existe. Se o ponto estiver sobre a linha (por exemplo, DC), existiriam duas fases em equilíbrio. Se a temperatura e pressão especificadas são as coordenadas do ponto D, todas as três fases (sólido, líquido e gasoso) coexistirão em equilíbrio entre si. O ponto D é denominado ponto tríplice da água. Para a água (
), este ponto está localizado a 0,0098°C (ou aprox. 273,16 K) e pressão de 4,58 mm de mercúrio (4,58 torr ou ~611 Pa).
Observe que o equilíbrio de três fases é invariante, isto é, ele existe apenas em um único ponto no diagrama. Para que duas fases existam em equilíbrio, quando P ou T forem alterados, a outra variável (P ou T) assumirá, necessariamente, um valor determinado (como acontece ao longo das linhas AD, DC e BD na Figura 11.c.). Num sistema de um único componente (a água, por exemplo), um equilíbrio de duas fases é chamado de univariante (2).
Se apenas uma fase (sólido, por exemplo) está presente, qualquer combinação de P e T que caia dentro do domínio da fase sólida pode ser escolhida. Teremos, neste caso, um equilíbrio bivariante. Estas regras se aplicam ao diagrama P-T de qualquer sistema de um componente. Dois outros pontos importantes são também mostrados na Figura 11.c: E representa o equilíbrio líquido-sólido à pressão de uma atmosfera e 0°C (273,15 K), e F representa o equilíbrio líquido-vapor à pressão de uma atmosfera e 100°C (373,15 K).
Um diagrama como o da Figura 11.c pode ser usado para descrever a fase ou as fases presentes para um dado conjunto de valores de P e T. Pode também ser usado para indicar em que ponto ocorrerão transformações de fase quando uma quantidade varia, sendo a outra mantida constante.
Figura 11.c – Diagrama de fases pressão-temperatura para a água.