Fazių diagrama yra diagrama, kuri dažniausiai naudojama moksluose, ypač chemijoje, siekiant vizualizuoti sąlygas, kuriomis medžiaga egzistuoja tam tikroje fazėje ir keičiasi į kitą fazę. Fazių diagramoje nurodytos fazės paprastai yra kietos, skystos ir dujinės fazės. Diagramos sudarytos kaip grafikai, kuriuose slėgis vertikalioje ašyje ir temperatūra horizontalioje ašyje. Diagramos kreivės rodo taškus, kuriuose skirtingos fazės yra pusiausvyros būsenoje, o atviros erdvės – atskiras fazes. Iš tokios diagramos galima surinkti daug vertingos informacijos, pvz., medžiagos virimo ir užšalimo temperatūrai esant tam tikram slėgiui.
Tipinė fazių diagrama prasidės esant labai žemai temperatūrai ir slėgiui ir prasideda tik viena kreive. Virš kreivės yra kietoji fazė, o žemiau jos yra dujinė fazė. Pati kreivė reiškia pusiausvyrą tarp kieto ir dujų; esant labai žemam slėgiui, skysčio retai būna. Ši pusiausvyra taip pat vadinama sublimacijos tašku. Galų gale, esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui, kreivė išsišakoja į dvi skirtingas kreives, o tarpas tarp jų yra skystoji fazė.
Taškas, kuriame kreivė išsišakoja į dvi kreives, vadinamas trigubu tašku. Jis svarbus, nes atspindi specifines temperatūros ir slėgio sąlygas, kai kietosios, skystosios ir dujinės fazės yra pusiausvyros būsenoje. Tai reiškia, kad diagramoje pavaizduota medžiaga nuolat keičiasi tarp fazių – visos trys yra bet kuriuo metu.
Esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui, apatinė kreivė baigiasi taške, vadinamame kritiniu tašku. Paprastai tai įvyksta esant santykinai aukštam slėgiui ir temperatūrai. Slėgio ir temperatūros sąlygomis, aukštesnėmis nei kritinis taškas, nėra pastebimo skirtumo tarp skystosios fazės ir dujinės fazės.
Fazių diagramos yra naudingos ir gali būti labai svarbios chemikams. Pavyzdžiui, fazių diagramos kreivė, padalijanti skystį ir dujas, parodo sąlygas, kuriomis jie bus pusiausvyroje. Kitaip tariant, kreivė rodo medžiagos virimo temperatūrą.