Τα υγρά μόνο πάνω στη Γη παίζουν σημαντικό ρόλο και όχι στο Σύμπαν. Ας εξετάσουμε την κατάσταση αυτής της ύλης, πολύ σπάνιας στο Σύμπαν. Πρόκειται για τα υγρά, που μας είναι γνωστά, αλλά που μόνο πάνω στη Γη παίζουν σημαντικό ρόλο. Στη Γη, όπου οι ωκεανοί σκεπάζουν τα τρία τέταρτα της επιφάνειας του πλανήτη και όπου δεν υπάρχουν σχεδόν πετρώματα, χώμα, ζωντανοί οργανισμοί και άλλα αντικείμενα, που να μην παρουσιάζουν κάποιο βαθμό υγρασίας, το νερό, πραγματικά, είναι η αφθονότερη χημική ένωση. Η εντύπωση που σχημάτισε ο άνθρωπος, ως κάτοικος ενός εντελώς εξαιρετικού ουράνιου σώματος, ότι το νερό κυριαρχεί παντού είναι παραπλανητική. Στην πραγματικότητα το νερό και τα άλλα υγρά παίζουν ασήμαντο ρόλο στο Σύμπαν.
Υγρά δεν υπάρχουν ούτε στους γνωστούς μας πλανήτες, όπου η ύλη είναι στερεά, και, όταν υπάρχει ατμόσφαιρα, αέρια. Η έλλειψη αυτή των υγρών οφείλεται στα πολύ στενά περιθώρια πιέσεων και θερμοκρασίας, κάτω από τις οποίες είναι δυνατό να υπάρχουν. Έτσι το νερό κάτω από ατμοσφαιρική πίεση είναι υγρό μόνο αν η θερμοκρασία είναι ανώτερη τού 0° και κατώτερη των 100° Κελσίου. Συμπτωματικά οι θερμοκρασίες αυτές επικρατούν σε μεγάλες εκτάσεις της Γης. Στο Σύμπαν, όμως όπου οι θερμοκρασίες βρίσκονται μεταξύ -273° και πολλών εκατομμυρίων βαθμών, η ύπαρξη υγρού νερού είναι πολύ απίθανη. Για να καταλάβουμε καλύτερα την ξεχωριστή αυτή κατάσταση των υγρών σε σχέση με τα στερεά και τα αέρια, θα κάνουμε ένα φανταστικό πείραμα.
Ας υποθέσουμε, ότι έχουμε έναν κύλινδρο γεμάτο αέριο, που κλείνει με ένα στεγανό έμβολο. Ο κύλινδρος είναι εφοδιασμένος με συσκευές μέτρησης της πίεσης, και έχει χαραχθεί εξωτερικά με μια κλίμακα, που δείχνει τον όγκο του αερίου μέσα σε αυτόν σε κάθε θέση του εμβόλου. Όταν, μετακινώντας το έμβολο, μεταβάλλουμε τον όγκο του αερίου, μετρώντας ταυτόχρονα την πίεση, θα παρατηρήσουμε ότι το προϊόν ρΥ της πίεσης στον όγκο θα είναι σταθερό, όπως το απαιτεί ο νόμος του Μπόιλ-Μαριότ (Νόμος του Μπόιλ).
Αφού το καταγράψουμε σε ένα διάγραμμα, όπου οι δυο συντεταγμένες αντιστοιχούν σε ρ και Υ, θα έχουμε μια υπερβολή με ασύμπτωτους τούς δυο άξονες των συντεταγμένων.
Αυτό, όμως, θα γίνει μόνο αν το πείραμα γίνεται σε θερμοκρασία ανώτερη από την κρίσιμη θερμοκρασία των αερίων. Αν η θερμοκρασία είναι κατώτερη από την κρίσιμη, σε κάποια στιγμή, όταν η πίεση θα φτάσει την κρίσιμη, το αέριο θα αρχίσει να συμπυκνώνεται σε υγρό. Στην περίπτωση αυτή το διάγραμμα θα αλλάξει όψη. Στο διάγραμμα αυτό η καμπύλη ΑΒ αντιστοιχεί με τη συμπίεση του αερίου πριν αρχίσει αυτό να υγροποιείται.
Η υγροποίηση αρχίζει στο σημείο Β. Σε όλη τη διάρκειά της η πίεση παραμένει σταθερή και μόνο ο όγκος ελαττώνεται συνέχεια. Τέλος, στο Γ η υγροποίηση τελειώνει. Ο κύλινδρος είναι τώρα γεμάτος υγρό, και η πιο πέρα μείωση του όγκου έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της πίεσης (ευθεία σχεδόν ΓΔ). Αν επαναλάβουμε το πείραμα σε άλλες θερμοκρασίες, το διάγραμμα θα έχει πολλές γραμμές, που θα πλησιάζουν τη θεωρητική υπερβολή τόσο καλύτερα, όσο η θερμοκρασία είναι υψηλότερη.
Στο πολύπλοκο αυτό διάγραμμα οι γραμμές Α και Β αντιστοιχούν σε πειράματα που έγιναν σε θερμοκρασία ανώτερη από την κρίσιμη. Η γραμμή Γ είναι κάτω από κρίσιμη θερμοκρασία ενώ οι γραμμές Δ, Ε, Ζ, κάτω από θερμοκρασίες κατώτερες από την κρίσιμη. Όπως βλέπουμε μόνο στην περιοχή ΠΚΓ υπάρχει υγρό, ενώ παντού αλλού μόνο αέριο.
Υγρά δεν υπάρχουν ούτε στους γνωστούς μας πλανήτες, όπου η ύλη είναι στερεά, και, όταν υπάρχει ατμόσφαιρα, αέρια. Η έλλειψη αυτή των υγρών οφείλεται στα πολύ στενά περιθώρια πιέσεων και θερμοκρασίας, κάτω από τις οποίες είναι δυνατό να υπάρχουν. Έτσι το νερό κάτω από ατμοσφαιρική πίεση είναι υγρό μόνο αν η θερμοκρασία είναι ανώτερη τού 0° και κατώτερη των 100° Κελσίου. Συμπτωματικά οι θερμοκρασίες αυτές επικρατούν σε μεγάλες εκτάσεις της Γης. Στο Σύμπαν, όμως όπου οι θερμοκρασίες βρίσκονται μεταξύ -273° και πολλών εκατομμυρίων βαθμών, η ύπαρξη υγρού νερού είναι πολύ απίθανη. Για να καταλάβουμε καλύτερα την ξεχωριστή αυτή κατάσταση των υγρών σε σχέση με τα στερεά και τα αέρια, θα κάνουμε ένα φανταστικό πείραμα.
Ας υποθέσουμε, ότι έχουμε έναν κύλινδρο γεμάτο αέριο, που κλείνει με ένα στεγανό έμβολο. Ο κύλινδρος είναι εφοδιασμένος με συσκευές μέτρησης της πίεσης, και έχει χαραχθεί εξωτερικά με μια κλίμακα, που δείχνει τον όγκο του αερίου μέσα σε αυτόν σε κάθε θέση του εμβόλου. Όταν, μετακινώντας το έμβολο, μεταβάλλουμε τον όγκο του αερίου, μετρώντας ταυτόχρονα την πίεση, θα παρατηρήσουμε ότι το προϊόν ρΥ της πίεσης στον όγκο θα είναι σταθερό, όπως το απαιτεί ο νόμος του Μπόιλ-Μαριότ (Νόμος του Μπόιλ).
Αφού το καταγράψουμε σε ένα διάγραμμα, όπου οι δυο συντεταγμένες αντιστοιχούν σε ρ και Υ, θα έχουμε μια υπερβολή με ασύμπτωτους τούς δυο άξονες των συντεταγμένων.
Αυτό, όμως, θα γίνει μόνο αν το πείραμα γίνεται σε θερμοκρασία ανώτερη από την κρίσιμη θερμοκρασία των αερίων. Αν η θερμοκρασία είναι κατώτερη από την κρίσιμη, σε κάποια στιγμή, όταν η πίεση θα φτάσει την κρίσιμη, το αέριο θα αρχίσει να συμπυκνώνεται σε υγρό. Στην περίπτωση αυτή το διάγραμμα θα αλλάξει όψη. Στο διάγραμμα αυτό η καμπύλη ΑΒ αντιστοιχεί με τη συμπίεση του αερίου πριν αρχίσει αυτό να υγροποιείται.
Η υγροποίηση αρχίζει στο σημείο Β. Σε όλη τη διάρκειά της η πίεση παραμένει σταθερή και μόνο ο όγκος ελαττώνεται συνέχεια. Τέλος, στο Γ η υγροποίηση τελειώνει. Ο κύλινδρος είναι τώρα γεμάτος υγρό, και η πιο πέρα μείωση του όγκου έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της πίεσης (ευθεία σχεδόν ΓΔ). Αν επαναλάβουμε το πείραμα σε άλλες θερμοκρασίες, το διάγραμμα θα έχει πολλές γραμμές, που θα πλησιάζουν τη θεωρητική υπερβολή τόσο καλύτερα, όσο η θερμοκρασία είναι υψηλότερη.
Στο πολύπλοκο αυτό διάγραμμα οι γραμμές Α και Β αντιστοιχούν σε πειράματα που έγιναν σε θερμοκρασία ανώτερη από την κρίσιμη. Η γραμμή Γ είναι κάτω από κρίσιμη θερμοκρασία ενώ οι γραμμές Δ, Ε, Ζ, κάτω από θερμοκρασίες κατώτερες από την κρίσιμη. Όπως βλέπουμε μόνο στην περιοχή ΠΚΓ υπάρχει υγρό, ενώ παντού αλλού μόνο αέριο.
