即使是小学的自然课，也会讲到固液气三态和相变，最显然的例子是水：冰，液态水，水蒸汽，在一个大气压下，水零度结冰，100度沸腾，这也是摄氏温标（Celsius, or centigrade scale) 的定义。固体到液体是熔化(fusion),液体到气体是气化（vaporization), 这两个用水都能很好演示，那么固体到气体是升华，这个就不好演示了。二氧化碳干冰这玩意容易冻伤人不安全，所以他们就会用碘演示升华。碘又是有颜色的东西，升华出紫气，非常有王八之气。
既然碘是升华，直接固体到气体，那是不是碘在常压下没有液体状态呢？就像二氧化碳那样？
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如图，左为水的相图，在一个大气压下常压加热冰，冰先化水，然后水再煮沸为水蒸汽。
右为二氧化碳的相图，在一个大气压下常压加热干冰，干冰直接变成二氧化碳气体，升华温度为零下78摄氏度。要得到液态二氧化碳，必须加压到5.1个大气压以上，才有液态二氧化碳。因为二氧化碳三相点（固液气三相共存点，triple point）气压大于一个大气压，所以常压下二氧化碳不存在液态。
所以一般人就会误解，觉得碘的相图也是二氧化碳这样的，常压下加热碘，碘就会直接从固体变成气体，不会有液体阶段。
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但是这才是碘的相图，和水相图类似，三相点都在一个大气压以下，所以加热碘，会进入液态，然后气态。
所以，是大家的记忆错了吗？
youtu.be/dPIaEWd8zf4实验室现场加热，碘果然先熔化再气化。
那课本上说的”碘升华“错了吗？
没有，如果我们把三种相变叫做熔化，气化，升华，那碘在常压下确实可以不经液态直接变气体；这是因为气化和升华都有两种方式，热力学平衡的，和热力学非平衡的。液体气化的两种方式，我们称为沸腾(boiling)和蒸发（evaporation)，前者如烧开水，后者如涂清凉油到皮肤上蒸发冷却。前者是热力学平衡的，就是把液体加热到沸点，这时候液体变气体，气体变液体没有任何热力学的壁垒，可以任意转化。后者是热力学非平衡的，比如在地面上一摊水，不断有水分子逸出到空气里，随着空气流动被带走，而这些水蒸汽没法在液面上空累积，所以没法阻止水进一步蒸发，最后就是地面上这摊水全干了，而气温离沸点差得远呢。那么对于固体的升华，我们并没有区分碘固体常温下变气体，和二氧化碳在一个大气压下，零下78度变气体这两种情况。前者类似地上的水蒸发，后者对应烧开水烧到100度。所以名词的混用导致了印象的错位。因为升华一词不区分热力学平衡下的固体变气体（干冰），和热力学非平衡下的固体变气体（碘），因此观察到后者的人，误以为实际上的行为类似前者。
冰在常温常压下，蒸气压很低，所以观测不到显著的冰升华现象，而碘则有显著的蒸气压，所以可以观测到碘的升华，而常温下干冰的蒸气压高得一塌糊涂，所以放在室温下干冰迅速升华，留下一大片被冷却的水蒸汽变成的雾。
其实要更好的理解物质的相和相变，要从热力学上来理解。物质形成均匀的一坨，叫做一个相（phase），相变就是物质从一相变成另一相，变化的条件就是“能量”越低越好，这里的能量，是指自由能，即“可以用来做功的能量”，在定体积条件下，是Helmholtz Free Energy, A=U-TS, 在定压强条件下（也是化学中最常用的条件），是Gibbs Free Energy, G=H-TS=A+PV.
一看就知道自由能受两个因素影响，第一个是和温度（基本）无关项，就是内能，内部作用越强，能量就越低（绑得紧），比如固体就最低，气体就最高（接近零）；第二个和温度有关，就是熵，无序程度越高，熵就越高，比如固体熵就低，气体熵就高。那么这两个项相互竞争，就和温度有关，温度越低，熵部分越不重要，所以物质偏向于能量低的状态，比如说固态；而温度越高，熵部分就越重要，所以物质偏向无序度高的状态，也就是气态。不同相的自由能相等，就是两相达到均衡，这时候物质就处于两相共存的状态，比如冰水混合物在0度，水和蒸汽混合物在100度一个大气压。
那为什么液体可以挥发，而固体中像碘一样升华的不多呢？因为对于温度低于沸点的液体，它仍然有机制让液体分子变成气体。固然，在这个状态下，物质更容易处于自由能较低的液态，而不是自由能较高的气态。但是由于组成物质的微观成分（分子）在不停的无规律运动，总有分子逃出液体表面变成气体，也总有气体分子撞击液体表面被液体俘获。这个过程也会达到平衡，比如水在25度的时候，它达到这个平衡时水蒸汽压强是23.8torr（也就是说当环境气压下降到这个压强的时候，25度的水就会沸腾）。因此如果维持水在25度的话，水和蒸汽达成平衡，水不会自发的全部变成气体。但是为什么地上的水会消失呢？因为周围环境是变动的，水蒸汽被交换的气体带走，导致水面上水的蒸气压低于平衡的蒸气压，于是为了平衡，更多的水蒸发为气体，周而复始，直到所有液态水全部蒸发完毕。这个就是化学的Le Chatelier原理，类似于电磁学的楞次定律(Lenz's Law)。都是一个套路，就是系统受到扰动之后，就改变平衡状态试图抵消这种扰动。
固体的蒸气压一般很低，因为固体不像液体一样分子间作用力弱，而液体表面上分子作用力更弱。固体的晶格结构让固体表面的分子仍然受到较强的作用力，因此很难蒸发，但是碘的颜色太鲜明了，即使其常温下蒸气压只有0.20torr, 但是由于鲜艳的紫色，我们可以看到这个升华的碘蒸汽，而常温下碘是固体，因此我们看到了碘的升华。
