Il diagramma di vaporizzazione nei sistemi a due componenti individua le fasi presenti a diverse composizioni e temperature a pressione costante. La temperatura di ebollizione di una miscela di due liquidi ideali A e B a una data pressione esterna è relazionata alla composizione della soluzione.
Ad esempio, se P°A e P°B sono le pressioni di vapore di A e B a una certa temperatura, quando la miscela di A e B bolle a questa temperatura, la sua pressione di vapore, che è la somma delle due pressioni parziali, è uguale a quella esterna. Per ottenere la composizione della miscela che soddisfi questa condizione, supponiamo che la miscela bolle a 1 atmosfera: P°A*XA + P°B*XB = 1 (*). Essendo P°A e P°B le pressioni di vapore dei due componenti puri e XA e XB le rispettive frazioni molari, e poiché la somma delle frazioni molari è pari a 1 (ovvero XA + XB = 1), si ottiene XA = 1 – XB. Sostituendo il valore di XB in (*) si ha: P°A*XA + P°B*(1 – XA) = 1. Da tale equazione si può ricavare la frazione molare XA, che risulta essere XA = 1 – P°B / P°A – P°B. Conoscendo XA, si può calcolare XB e quindi la composizione della miscela che bolle a una data temperatura.
Ripetendo questo procedimento per diverse temperature e riportando le temperature di ebollizione in funzione della composizione del liquido in un grafico, si ottiene il diagramma di vaporizzazione o diagramma a lente. In tale diagramma, TA e TB rappresentano le temperature di ebollizione dei liquidi puri, mentre le varie miscele bollono a temperature intermedie tra TA e TB, corrispondenti alla curva inferiore del grafico (curva del liquido).
La parte superiore del grafico rappresenta la curva del vapore, che fornisce la composizione del vapore in equilibrio con il liquido alla temperatura di ebollizione. Tale composizione si può ricavare combinando la legge di Raoult con quella di Dalton. Per ricavare dal grafico la composizione del vapore, è sufficiente congiungere con un segmento orizzontale la curva del liquido con quella del vapore: gli estremi di tale segmento rappresentano rispettivamente la composizione del liquido e del suo vapore alla temperatura di ebollizione.
Ad esempio, per calcolare la composizione di una miscela benzene-toluene che bolle a 88°C a pressione atmosferica, sapendo che a questa temperatura la pressione di vapore del benzene è 957 mm Hg e quella del toluene è 376 mm Hg, è possibile applicare l’equazione XA = 1 – P°B / P°A – P°B. Con questi dati, si ottiene la composizione della miscela e la composizione del vapore in equilibrio con il liquido alla stessa temperatura. Ad esempio, la composizione della miscela sarebbe Xbenzene = 0.661 e Xtoluene = 0.339, mentre la composizione del vapore in equilibrio con il liquido sarebbe Ybenzene = 0.83 e Ytoluene = 0.17.